整车折边的翻边开发方法

撰文/陈正江 陈锡荣 林辉 唐晨卿

■201206 上汽通用汽车有限公司 上海



整车折边的翻边开发方法

撰文/陈正江 陈锡荣 林辉 唐晨卿

■201206 上汽通用汽车有限公司 上海

介绍了整车（白车身及门盖）折边的翻边开发过程，车身工艺和冲压工艺翻边开发的评估内容，详细讨论了各功能件的翻边展开角度设计方法，翻边长度，翻边卷入量等工艺参数的设计标准，以及工艺运动仿真方法等。为整车翻边开发提供了全面而具体的指导。关键词：折边；翻边开发；翻边展开角度；车身工艺；冲压工艺

翻边开发过程

折边（Hemming）作为一种物理连接工艺，一般通过压力将外板（Outer panel）的翻边（Flange）进行闭合，以压住内板（Inner panel）。典型折边截面如下图所示。

图1　 典型折边截面

a翻边数模基本概念

翻边开发相关的零件，都属于外覆盖件数模的范畴。

通常，产品只释放最终折边闭合状态的数模，而翻边展开数模则是一种过程文件，其取决于车身和冲压的折边工艺布置方案，一般由车身工艺或冲压工艺负责集成并发布。翻边开发的意义在于：一方面评估制造可行性和投资影响，另一方面，形成过程状态数模供详细工艺开发使用。

图2　 折边工艺相关的零件

b翻边工艺评估

翻边工艺评估时，车身工艺主要评估内、外板合装时，所需要的最小翻边展开角度，识别是否需要预折边工位；冲压工艺则评估在常规工序的情况下，是否需要增加斜楔侧翻工序。综合平衡车身和冲压的工艺要求后，得出最终版的翻边展开角度、长度、卷入量等。

一般而言，翻边展开角度越小，越有利于总成的折边质量控制。压机/滚边/专机所允许的最大翻边展开角度如下表所示。

表1　各折边工艺允许的最大翻边展开角度

整车翻边开发方法

a翻边展开角度设计方法

①四门两盖类翻边角度设计（1）选取合适的截平面位置

将折边相关的内、外板数模导入UG NX或CATIA中，选择合适的截平面位置。一般角落处、外板型面特征变化处，均应有截平面。

（2）选取合适的转轴

车间现场和软件模拟都证明，门、盖开闭件内、外板合装时，旋转进料比平动进料所需翻边角度更小，对车身更有利。

（3）根据内板运动轨迹求出折边角度

a）围绕转轴，内板按0.2 度的步长旋转，求出若干内板位置；

b）求出截平面与内板各位置的交线；

c）将上步各交线的最外侧端点用直线连接，代表内板运动轨迹；

d）以外板圆弧的中点为圆心，以翻边长度为半径做圆，与上步直线相交，得交点；

e）连接交点和外板边界，得直线；

f）该线与外板截面线之间的夹角，即为翻边展开角度。

②车顶翻边角度设计

天窗框和车顶蒙皮合装时，一般只采用平动插入的方式上料。翻边开发时，直接将外板的翻边展开成180deg即可，通过控制外板翻边的面轮廓度走（0，+0.5）的单边公差实现合装。

③侧围外板翻边角度设计

侧围外板后轮罩滚边时，外板上料方式有两种：

a）侧围外板沿Y向平推上料时，需保证外板下方后轮罩翻边与Y向成1～5度的夹角，以保证顺利合装。

b）旋转进料：侧围外板总成上部挂勾勾住后，侧围外板下部围绕两挂勾所确定的转轴旋转，直到外板和车身完全贴合。

对于侧围外板旋转上料，可利用运动的相对性，将车身固定，外板旋转的模型，转化为外板固定，车身旋转（后轮罩），这样，就将问题归一为常规门盖翻边开的方式。

④冲压翻边角度成形行分析

冲压外板单板，一般需经过：第一序拉延，第二序切边，第三序才为翻边工艺。冲压方向的选择上，首选正冲（假设初始为Z向），看是否能涵盖车身提出的翻边展开角度，若不行，则调整冲压方向。

以20deg为调整起点，往后按5deg为增量递增，斜楔设计上，对应的，为70deg斜楔，65deg

斜楔，以5deg递减等。一般不推荐采用75deg非标斜楔（对应调整15deg冲压方向）。

b翻边展开数模设计方法

除了翻边展开角度外，翻边展开的长度，折边卷入量等，也是翻边开发的重要参数。

①翻边长度的设计

翻边展开的长度的设定如下图所示，L=Length表示翻边长度，T=Transition为过渡区域长度。对于普通平直轮廓的翻边，翻边长度一般取L6～L8mm；对于尖角位置，一般取L3～L4.5mm，角落部位，翻边不宜过长，否则易出现折边堆料、开裂的质量缺陷。

图3　翻边长度及过渡区域长度的设置

②翻边卷入量设计

翻边由展开加工到闭合状态的过程中，外板边界会发生变化。如图所示，这种折边边界的变化，称之为翻边卷入量（Roll-in），针对不同的区域，roll-in会有不同，roll-in的大小，可以为正，表示折边后外板边界往内收缩；可以为0，表示折边前后外板边界无变化；可以为负，表示折边后外板边界往外扩张（常见于角落部位）。

图4　 Roll-in的定义

③翻边展开数模设计

翻边展开数模需包含角度、长度、roll-in的完整信息。对不同的产品来说，翻边展开数模的制作思路基本相通：

（1）先求出纵向截面线；

（2）求出折边根部和顶部的横向轮廓线；

（3）由横向和纵向线扫掠出折边面；

（4）补面、修面、调整面；

（5）翻边面和外板基面间导圆角；

（6）裁边、缝合、长料厚。

c翻边合装仿真方法

翻边开发时，由于截平面只是选择了部分位置，并非所有位置，因此，某相邻截面间局部的翻边展开数模，可能会出现内、外板干涉的情况。因此，有必要对最终翻边展开数模进行仿真确认，以消除局部干涉区域。

以某车型后盖为例，CAD软件环境为UG NX9。选择仿真模块Motion Simulation，定义运动副，运动类型，驱动方式、约束等，就可以运用求解器求解了。

仿真结果可以动态显示两零件间的间隙（Clearance），若干涉，则可由软件在干涉位置停止，随后查看详细的干涉截面信息，进行局部修正。

结论

本文给出了整车折边工艺的翻边开发过程，车身及冲压工艺的方法，给出了具体可再现的翻边展开角度设计方法，以及如何由产品最终要求的闭合数模，反向设计工艺可制造的翻边展开的数模方法，给出了翻边长度、卷入量（Roll-in）等特征参数的设计标准，给出了制造工艺合装的仿真分析方法。

参考：

［1］伍俊棠，赵亦希，李淑慧等.滚压包边角度对包边件轮廓尺寸变动的影响［J］.锻压技术，2010，35 （3）：29-33

［2］缪建成，伍建国，严锋等.车身覆盖件数控滚压包边技术与工艺研究［J］.机床与液压，2012，40（3）：106-108，125

陈正江（1980-），男，硕士研究生学历。