車門內板模具的設計制造,通常存在較多的問題,特別是在新車型導入階段,零件的回彈導致模具型面多次調整,造成模具燒焊、機加工和鉗工調試的工時都非常高,而且車門內板的精度往往直接影響到車身的機能,如車身的密閉性、關門所需的力度、周邊配合的外觀等。由于該零件的影響面廣、改修難度大,因此對車門內板零件回彈的過往對策和實踐總結意義重大。回彈現狀
⑴車門內板零件普遍存在著剛性回彈的難題。由于后車門內板相比前車門內板,在零件結構上存在后輪拱起的造型,同時在后門內板零件的拉延深度上也存在高度不相等的特點(如圖1截面A-A、B-B、C-C所示截面的深度差異很大),所以導致后車門內板的回彈相比前車門內板通常更為復雜,導致整改過程更加曲折。鑒于此,為了節省篇幅,本文以后車門內板為主闡述消除回彈的實踐經驗。
⑵由于后車門內板普遍存在拉延深度不均勻的特點,導致該零件在輪拱以上的區域出現內縮、輪拱區域存在外翹的特點,如圖2所示,A-A截面整體內縮,C-C截面局部外翹。
⑶為了節省原材料和提高生產效率,通常后車門內板的模具設計采取左側和右側同時加工,也就是一模雙件的加工工藝。這種模具設計工藝將拉延工序后的1個過程件通過裁切的方式分開成為2件(也就是左右各1件),如圖3所示。由于裁切后拉延過程件內部的部分殘余應力被釋放,同時追加了局部整形,這就導致在CAE模擬分析時難以準確有效的預測出最終零件的回彈量,這也給后車門內板的回彈改修增加了一定難度。
實施對策
⑴按順序分步驟合模和改修。回彈的改修都是建立在對原有設計忠實反應之后的再次修正,所以優先要確保各工序模具合模到位,確認初始模具設計的反饋結果。根據車門內板的模具結構特點,需要分步驟逐步達成合模狀態并分步驟進行改修。例如首先要將零件的基準面合模到位(如圖4所示的STEP1位置),確保基座面沒有扭曲,否則接下來任何改修都沒有正確的基準。然后依次對下一層面進行模具合模狀態確認,例如對圖4所示的密封面和包邊面進行合模的確認,確保各層次的功能面都達到應有的深度。最后再進行包邊線的確認和調整(如圖4所示的STEP4位置),這樣按照正確的順序分步推進才能提高效率,避免上層面精度的變化導致下層面或者包邊線精度的惡化。這就是所謂的基本步驟,模具的合模以及零件精度的改修都要按照這個順序來推進。
⑵拉延工序的形狀補償。拉延工序奠定了零件的基礎形狀,從拉延工序開始進行模具形狀面的補償設計是現在很多同行業者普遍采用的對策。對于后車門內板,如果在拉延工序進行形狀補償是否有效呢?以A-A截面為例,根據過往實踐經驗,我們對拉延模面按照內縮的回彈量進行補償后,零件精度并沒有明顯的改善,如圖5所示,因為零件在裁切開以后,拉延工序件的殘余應力部分釋放,殘余應力重新分配。同時,由于拉延模具改動牽扯到后工序模面的變化,改修工時多、風險大,所以這里要重點推薦下面的對策方案。
⑶基于零件內應力的反向成形。由于零件造型本身的原因,拉延工序的模具型面補償并不能完全消除零件的內應力,特別是像門內板這種拉延后再裁切成兩個獨立零件的模具工藝,拉延補償效果并不明顯。我們重點介紹的是通過在拉延以后的工序實施整形工藝,使零件內部產生反向應力,從而消除回彈。例如在切邊工序設置一個整形工藝,對拉延以后的零件形狀實施整形,使零件內原有的內縮應力得到反向釋放,從而消減應力。由于這種調整難以模擬分析,通常可以做試驗,試沖零件來預測模具改修量。過往實踐表明:在內縮2~3mm的情況下,在切邊模具的密封面上加0.5mm左右的改修量,就可以有效改善原有的不良狀態,如圖6所示。
結束語
本文介紹了過往車門內板零件回彈的一般改修實踐經驗,同時也重點分享了設定一個與拉延工序反向應力的形狀面作為整形面來消除零件回彈的經驗,這個經驗可以靈活應用到更多的消除回彈的課題中去,提高對策效果,減少改修工時。