當前對于整車制造廠來說,衡量一輛汽車好壞的指標主要有汽車的整車性能和外觀質量兩方面,而作為乘用車主要部件之一的發動機蓋(簡稱發蓋)的質量也就不可忽略,發蓋是汽車構造部件(尤其是外覆蓋件)中比較復雜的零件,該部分零件被稱為汽車開閉件中的一塊硬骨頭,尤其是對該制件的表面質量有著很高的要求。下面就某車型發蓋的產品特點、沖壓工藝設計及模具結構設計等方面進行闡述,介紹發蓋外觀質量的控制方法。
鋁制發蓋的產品特點
鋁制發蓋總成的包邊采用滾邊壓合方式,內部結構件的連接采用鉚接方式,這種設計具有尺寸精度高、柔性化程度高、設備和工裝投入少等優點。鋁板比鋼板在沖壓生產時更易成形,但由于其回彈大,鋁板的成形性要差一些(表1),且容易因回彈大而產生尺寸缺陷,再加上鋁板材質輕的緣故,對缺陷的工藝調整(模具、設備、材料)也較復雜。發蓋總成表面質量要求及控制措施
發蓋是最醒目的車身構件,是買車者經常要查看的部件之一,對發蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質量輕、剛性強。歐美車企中發蓋外板成形一般分為拉延成形、直修邊—斜楔修邊—沖孔、斜楔修邊—翻邊、沖孔—斜楔翻邊5個工序。由于零件本身形狀的復雜性,鋁板材料流動的各向異性,在拉延工序中易造成各種表面質量缺陷,那么如何控制鋁板的流入量、掌握鋁板流入量對缺陷的影響就成為了鋁板拉延工藝參數調整的關鍵。發蓋的外觀要求表面平滑、棱線清晰,不允許有沖擊線、皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷。發蓋總成常見的表面缺陷大致分為棱線滑移線、周邊壓合波浪及飾條孔周邊凹坑三種類型,如圖1所示。發蓋特征棱線的滑移線
滑移線也稱為產品棱線滑移,是制件成形初期或成形過程中板料接觸凸模圓角后留在制件上的痕跡,在問題確認的過程中應注意辨別和區分滑移線和沖擊線,兩者都是棱線滑移,不同的是沖擊線是由凹模圓角產生。滑移線既然是板料在凸模圓角滑動時產生的痕跡,所以解決此類問題的研究方向主要有兩種,第一種是放大凸模R角即產品棱線R角,減緩R角與材料之間的摩擦,將接觸痕跡減輕,理論上R角大于料厚15倍,滑移線會有明顯減輕,但這種方式屬于更改產品造型,往往得不到產品部門的有效支持。第二種就是通過沖壓工藝來解決,結合發蓋外板自身產品形狀的特征,發蓋外板的成形采用淺拉延工藝,用板料的脹形替代深度拉深,材料流動更少,滑移線滑動的距離更短。圖2所示為淺拉延鎖死筋的設計及發蓋采用淺拉延工藝后的滑移線效果,滑移線可以控制在5mm以內。包邊波浪
鑒于柔性化生產及鋁板翻邊易開裂的特點,鋁板的壓合工藝采用滾邊壓合,隨著國內汽車工業的迅猛發展,車型的更新換代加速,各大汽車主機廠家為了縮短產品的開發周期、降低開發成本,廣泛采用柔性化生產技術,機器人滾邊壓合的這項柔性化生產技術就理所當然地成為了乘用車白車身門蓋內、外板連接的一種重要壓合工藝,其主要應用在車身開閉件(汽車左右前后門,發動機蓋和行李廂蓋,即稱四門兩蓋)包邊上,圖3所示為鋁制發蓋滾壓示意圖。包邊波浪產生的原因有很多,從壓合工藝來講,包邊波浪的產生與滾輪的大小、滾壓的時間、滾壓的角度有關系。從沖壓件角度來講,影響包邊波浪的原因主要是內板波浪變形,包邊后內板的波浪體現在了總成上,所以整改的重點也主要是將內板波浪減輕,從而消除總成上的波浪。圖4所示為由發蓋內板波浪導致的總成波浪。
飾條處凹坑
部分高端車型的發蓋上會開孔增加飾條,主要目的是外形動感美觀,產品造型的更改帶來的往往是沖壓工藝難度的增加,體現在發蓋外觀上,主要是飾條安裝孔周邊會產生凹坑缺陷,如圖5所示。沖壓件凹坑問題是汽車外覆蓋件生產過程中經常出現的一種表面缺陷,分析其產生的主要原因,基本也可以分為兩種,第一是產品造型導致產品在拉延成形時走料不充分,材料流動的難易都會引起外板產生不同程度的聚料,其中凹坑缺陷就是聚料體現的一種形式,不同情況就要用不同的方法去解決。第二種是翻邊或者整形后產生的凹坑,本文鋁板發蓋的缺陷就是翻邊后產生的凹坑,但不論是拉延產生還是翻邊后產生,都與產品造型息息相關,因為產品造型直接影響著沖壓成形的難易。在整形過程中與凸模R角接觸的材料下移,材料下移過程中發生變形,在R角邊緣形成硬區,并在周邊表面形成高點,油石打磨時表現為凹坑的缺陷,如圖6所示。
綜上所述,不論是拉延形成還是翻邊整形時形成的凹坑,解決方案大致有兩種,一是在沖壓工藝方面,翻邊整形時采用強壓,避免板料在凸模上產生竄動,如圖7所示;二是在產品方面,依據沖壓工藝所能達到的條件,提出產品設計參數,如圖8所示。