汽车外覆盖件冲压工艺改进www.tool-tool.com

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作者：上海华普国润汽车有限公司 王斌 来源：AI汽车制造业

汽车外覆盖件中，发动机罩外板是整辆汽车的“脸面”。我厂在某新车型的实际生产中，发现发动机罩外板在冲压生产后表面容易产生局部凹陷，须额外增加校正等补救处理措施（图1）。

图1 修模前发动机盖表面不平

分析原因
发动机罩外板凹陷基本上都集中在发动机罩的中间部位，基于上述情况，凹陷部位有固定性，考虑到设备参数，分析原因如下：
1.液压机参数调整
保持冲压生产时液压机主缸压力和保压时间不变，调整液压垫力，如图2所示。通过对现场参数的调整，将实际生产时的液压垫压力设置为5MPa，略高于工艺要求的3～4MPa，超出了工艺范围，但是从结果上来看，零件的强度和刚性并没有得到改善，说明液压机参数的设定并不是造成零件表面凹陷的主要原因。

图2 调整液压机参数（单位：MPa）

2.材料成形原理分析
在一张发动机罩外板毛坯料上用划针划间距100mm经线、纬线，由于中间塑性变形不是很明显，中间划线间距10mm。通过对该板材进行拉延处理，我们发现，四周间距100mm的网格线通过拉延后产生拉伸、胀形，达到间距103mm，而中间间距10mm的网格线拉延后仍然为10mm，基本上没有拉伸、胀形的过程，没有形成塑性变形的效果。所以，我们得出结论：要解决中间塌陷问题，必须使材料中间部分产生塑性变形，从而提高材料的刚性和强度。
因此，我们决定具体整改方法是：实现材料的塑性变形就得修整模具，改变拉延模拉延筋结构，以控制走料速度，形成内部走料大于外围，使中间材料产生胀形，增加发动机罩外板表面刚性。
工艺改进方案
1.拉延筋结构
拉延筋在汽车覆盖件的拉延成形中占有非常重要的地位。这是由于在拉延成形过程中，毛坯的成形需要一定大小且沿周边适当分布的拉力，这种拉力来自冲压设备的作用力、法兰部分毛坯的变形抗力和压料面的作用力。压料面的作用力只靠在压边力作用下模具和材料之间的摩擦力往往是不够的，需要在压料面上设置能产生很大阻力的拉延筋以满足毛坯塑性变形和塑性流动的要求。同时，利用拉延筋可以在较大范围里控制变形区毛坯的变形大小和变形分布，抑制破裂、起皱和表面畸变等多种冲压质量问题的产生。
可以说，在很多情况下，拉延筋是否合理设置是板金件冲压成功的关键因素之一。
圆筋用于材料流入量大时的拉延，修模容易，便于调节拉延筋的阻力。矩形筋用于材料流入量少时的拉延或胀形，与圆筋相比能提供更强的附加拉力。根据这些原因，决定在结构上我们选择用矩形筋来代替圆筋（图3），在压力参数稳定的情况下，增大进料阻力。拉延件中间位置发生塑性变形，提高强度。

图3 模具更改前后拉延筋剖面示意图

2.拉延筋布置
拉延筋的位置必须根据拉延件形状特点、拉延深度及材料流动特点等情况而定。根据所要达到的目的不同，拉延筋的布置也不同：
（1）考虑到发动机罩外板凹模内轮廓的曲率变化不大，直线比较多，只有局部区域（四个角）要求进料速度较快，所以沿凹模口四周设置连续的拉延筋。
（2）为了调节压料面上各部位材料变形的差异，确保材料向凹模内流动的速度比较均匀，沿凹模口四周设置间断的拉延筋，弯角处不设。后部（弧形）增设一条拉延筋（双矩形筋），在液压机压力稳定的情况下，增大了阻力，减少材料流入量，中间部位发生塑性变形，增强了工件刚性。
3.材料
加大材料宽度，从1420mm增加到1445mm，使之形成内部走料大于外围，使中间材料产生绷紧，改善拉伸效果，提高发动机罩外板表面硬度。
修模完成之后，通过对现场液压机参数的调整，将液压垫压力设置稳定在5MPa，再次进行网格试验验证，发现拉延件网格线中间拉伸2mm，中间部位发生了塑性变形（图4），强度提高了。

图4 拉延件网格线中间拉伸2mm，提高了强度

目视检测和硬度检测，发动机罩外板表面不存在塌陷问题，发动机罩外板强度、刚性明显提高。技术人员对整改后的发动机罩外板单件经涂装电泳后，进行现场效果验证，达到预期效果。涂装前将不再需要校正处理，整改效果显著。(end)

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