外覆盖件滑移线分析与研究（上）

2016-07-01孙淑环张云山一汽模具制造有限公司技术研发部

锻造与冲压 2016年8期

文/孙淑环，张云山·一汽模具制造有限公司技术研发部

外覆盖件滑移线分析与研究（上）

文/孙淑环，张云山·一汽模具制造有限公司技术研发部

孙淑环，高级工程师，主要从事汽车车身覆盖件模具冲压工艺方案制定、冲压工艺过程设计及有限元分析工作。

滑移线是轿车外覆盖件冲压成形中不可避免的问题，也是该领域研究的焦点和难点问题，本文通过对轿车外覆盖件滑移线进行分析研究，可以在设计阶段对滑移线进行区域及大小的预测，对减小或消除滑移线具有重要的指导意义，为以后对此类产品滑移线控制奠定了基础。

汽车自上个世纪诞生以来，已经走过了风风雨雨一百多年。一百多年汽车的发展速度是如此惊人，今天人们对汽车的要求不仅仅是代步工具，对外观的要求越来越高，使得外覆盖件的形状越来越复杂，特别是R角越来越小，有的产品造型要求凸模R角锐棱加工。产品表面更容易产生滑移线，从而使得外覆盖件外观质量控制难度大大提高。

本文在冲压成形模拟的基础上，结合实际经验对外覆盖件的滑移线进行了分析研究，探讨了滑移线发生机理、影响滑移线产生因素以及减小或消除滑移线的控制方法，为以后对此类产品滑移线控制奠定了基础。

外覆盖件形状特点

汽车车身外覆盖件多是尺寸大、形状复杂的三维空间曲面，要求具有较高的尺寸精度，以保证整车装配时的准确性、互换性，具有高品质的表面质量，表面不允许有滑移线、冲击线、褶皱、凹痕、擦伤、压痕等缺陷，棱线应清晰、光顺、过渡均匀，产品造型面特征线R角越来越小，在拉延成形过程中，极易产生滑移线。图1所示是车身外覆盖件几种典型产品易产生滑移线的区域。

滑移线的发生机理

滑移线指板料在外力作用下，接触产品特征线拉延凸模圆角时，由于板料受到不均一负荷、非对称负荷等情况，在产品特征线拉延凸模处产生相对位置偏移，特征线拉延凸模对板料的内表面产生划伤，在此过程中由于板料在特征线拉延凸模处产生正反弯曲变形，当变形由弹性变形变成塑性变形并达到一定程度时在产品外表面会体现出来，形成痕迹，随着板料成形过程的结束，最终痕迹留在产品外表面造成严重的质量缺陷。图2是实际现场调试中出现滑移线的产品实例。

图1 车身外覆盖件中易产生滑移线的区域

图2 实际现场调试出现滑移线的产品

有些产品滑移线在冲压工艺设计时，通过优化工艺方案是可以消除的，如侧围外板、行李厢外板、后背门外板等。有些产品的滑移线由于产品形状特殊及冲压工艺的局限，在冲压工艺设计时无论采取什么方案都没法消除滑移线，在设计时只能尽量减轻滑移线留在外表面的痕迹。

图3 所示是一汽大众几款新车型的发罩外板，其两侧特征线R值很小，甚至为0，要求凸模加工成锐棱。由于产品形状左右对称，为了保证制件有刚性，需要板料在成形过程中有足够的塑性变形，即板料的初始长度要小于凸模的展开长度，这个长度差就要通过内部板料在两侧外力的作用下被拉伸来产生。当板料接触凸模锐棱时会产生滑移线，产品中间部位塑性变形程度越大，产生的滑移线越大，而且凸模锐棱越容易破裂，所以特征线为锐棱的产品在设计和调试时与以往常规产品是不同的。

图3 发罩外板特征线R值为0

图4 a为一款车的门外板，A区域为产品特征线易产生滑移线的区域。拉延成双，对接方式如图所示，由于受到板料大小限制，板料尺寸超过厂家提供规格，无法在国内采购。如国外采购板料会大大提高汽车开发成本，厂家不同意，为了将板料控制在国内能采购的规格，两制件对接距离受到限制。而B区域有六个孔需要斜楔冲孔来完成，由于两件之间距离小使得斜楔方向不能太大，否则两斜楔发生干涉，这样主冲压方向就不能转到消除产品滑移线所需的位置。特殊的冲压工艺决定了滑移线不能消除。图4b为有限元模拟分析结果，从图上可以看出，C处有滑移线产生，D处有二次冲击线产生。二者相互矛盾，如果材料塑性变形加大，那么滑移线加大，而冲击线减小，反之亦然。在调试时应根据二者关系，尽量避免对产品表面造成缺陷，确保喷漆以后不留痕迹。

图4 车门外板易产生滑移线的区域

影响滑移线产生的因素

产品造型

图5 为某款车型后背门外板的拉延补充模型，图6为其模拟分析结果。在不改变拉延补充模型及模拟分析参数，只改变产品特征线处两面连接的曲面曲率半径R值的情况下，研究滑移线的变化情况，试验过程如图7～图10所示。

通过不同R值模拟结果分析，产品特征线处两面夹角及两面连接的曲面曲率半径R值直接影响外表面滑移线的产生，R值越小，板料接触产品特征线凸模形状时，材料发生塑性变形程度越大，产生滑移线越早，留在产品外表面的痕迹越重。

图5 拉延补充模型

图6 模拟分析结果

图7 产品曲率半径为3mm模拟分析结果

图8 产品曲率半径为6mm模拟分析结果

冲压方向

冲压方向对滑移线的影响在冲压工艺补充造型中是最重要的，特别对像行李厢外板、后背门外板等产品，正确的冲压方向能彻底消除滑移线，如果冲压方向不正确，使得产品特征线两侧受力不均匀，相差比较悬殊，以后很难通过调整其他工艺参数来消除滑移线。所以对于外覆盖件，在进行工艺补充造型方案分析时，首先应分析滑移线产生的位置及大小再确定冲压方向，除非使用厂家有特殊要求，如冲压工序数量、成双件生产板料大小等限制，在这种情况下，应和使用厂家进行分析研究后再进行设计。下面就是后背门外板在工艺补充时冲压方向对滑移线影响的实例。图11、图12、图13所示分别是和汽车坐标系成30°、32°、35°三种不同冲压方向进行模拟的结果。

从图11、图12、图13可以看出，随着角度增大，滑移线逐渐减小，当角度为30°、32°时滑移线都向右移动，当角度为35°时，滑移线先向右移动，拉延到底时，又向左移动。说明35°时特征线两侧受力比较均匀，最终试验以35°作为拉延冲压方向，按此方案设计调试后产品没有产生滑移线。