汽车前盖logo区域表面凸包缺陷分析及优化

2017-08-07杨虹王磊上汽大众汽车有限公司

锻造与冲压 2017年12期

文/杨虹，王磊·上汽大众汽车有限公司

文/杨虹，王磊·上汽大众汽车有限公司

前盖总成作为整车的重要组成部分，其表面质量会直接影响到购车客户的观感。因此，在每个新车型开发过程中，上汽大众都会花大量的时间和精力对前盖的表面质量奥迪特进行评判和优化。本文针对某车型前盖logo区域存在的表面凸包缺陷，从单件到总成的缺陷变化趋势入手分析，通过切割零件等各种试验手段找到了该表面缺陷的根本原因，并采用了外板单件翻边高度优化的方式找到了最佳工艺，用最简单的方法优化了前盖总成的表面质量。

缺陷问题描述

该大众车型的前盖总成在项目过程中出现的表面质量问题主要集中在Logo区域，中部区域凸起，油石检查不明显，但是手感强烈，并且喷油检查可以看到明显的光线扭曲。预折边后出现，但是凸包距离边缘较近，约12～15mm；折边后范围扩大，凸包范围距边缘约20～30mm。如图1所示。

图1 表面凸包缺陷示意图

原因分析

零件表面情况分析

⑴外板单件。手摸表面有很轻的凸包，但是喷油检查光线没有扭曲，表面评判合格，比总成表面质量好很多。

⑵内板单件。中部偏左侧有明显凸起，表面波浪严重，与内板总成凸起部位基本相同，内板总成没有明显恶化现象。

为了验证内板单件的缺陷对于总成质量的影响，我们尝试了以下两个试验。

试验一：内板单件缺陷部位的表面波浪返工。

采用打磨或者敲击的方法消除内板波浪后的零件。制作好内板总成，再去进行折边，发现该区域的凸包仍然存在，而且凸包的位置从偏左侧移至正中间部位，如图2所示。

图2 返工内板折边后缺陷状态

试验二：内板总成切除折边区域。

采用切除折边法兰的内板总成与外板进行折边，发现凸包仍然存在，且缺陷程度没有明显好转，如图3所示。

图3 切除折边法兰内板折边后缺陷状态

通过以上试验证明，虽然内板存在波浪，但是内板单件表面凸起的位置只是对总成凸包的位置有所影响，将外板折边后的凸包范围进行扩大，并不是引起折边后凸包的主要原因。

零件与折边模腔匹配情况分析

为了了解零件折边时发生了怎样的变化，我们需要检查零件与折边模腔的匹配情况。

⑴外板单件与模腔蓝油匹配。

外板与折边模腔在自由条件下的匹配情况很差，除了logo两侧两角与模腔顶住，其余两侧直边与模腔离缝都在2mm左右。

通过蓝油贴合检查，从图4中可以看到，logo两侧两个尖角有明显顶到的痕迹，同时在我们缺陷凸包存在的位置也有明显的贴合痕迹，其余部位和模腔没有贴合。由此我们可以大胆假设：由于外板两侧Z向偏低导致的与模腔不贴合，在压边圈压下弥补尺寸偏差的同时，会造成logo区域鼓起从而导致总成凸包缺陷。

图4 外板和内板在折边模压合状态的蓝油匹配图

⑵内板总成与外板蓝油匹配。

尽管在之前的分析中已经判断内板的波浪与总成表面凸包缺陷的关系不大，但是为了分析的严谨性，我们还是进行了内外板之间的蓝油匹配检查，如图5所示。

图5 内外板之间的蓝油匹配图

从蓝油图中可以看出，在内板波浪凸起的位置，存在与外板匹配干涉的情况。因此，虽然内板总成的波浪并不是形成logo区域凸包的主要因素，但是此处波浪已经影响到了内外板的匹配，对于总成表面是有不利影响的。

单件尺寸情况分析

在之前的分析中，我们已经假设了是由于前盖外板两侧Z向偏低与模腔不贴合从而导致在压合以及折边过程中引起头部凸起缺陷，这个假设需要进一步的论证以及数据支持。然而外板单件测量时，头部有3个辅助的Z向支撑和夹头，测量报告无法很好反映零件实际尺寸，分布如图6所示。

图6 前盖外板头部RPS分布示意图

为了更加严谨地分析头部区域外板本身的型面是否存在问题，需要将头部3个辅助支撑拆除后对头部几个区域进行分析和对比，如图7和图8所示。

图7 拆除RPS前盖logo区域型面尺寸

图8 拆除RPS前盖格栅区域型面尺寸

从图7，8的测量报告分析，前盖logo区域头部平整度外边缘区域比内侧高0.7～1mm，但是两侧与格栅匹配区域外边缘比内侧低0.7mm。因此前盖外板放置在模腔内的时候，两侧直边的边缘与模腔离缝有1～2mm，压边圈压下后，两侧直边的边缘会强制与模腔贴合，翻边区域会拉伸导致logo两侧角部被拉起，同时中部拱起引起凸包。

因此，前盖外板的型面尺寸不佳是引起前盖总成头部凸包的主要原因。

优化试验及采取措施

尽管我们找到了引起凸包的主要原因，但是前盖外板头部的型面尺寸是很难优化的，需要从拉延工序开始补偿，优化工作量太大而且有引发其他表面缺陷的风险。我们需要在现有零件状态的前提下，寻找到最佳工艺，以最方便的方式优化表面质量。

优化调整试验

根据上文的分析，我们知道由于前盖外板单件与模腔不匹配导致压边圈压合以及折边时翻边扯料引起了凸包。那我们考虑是否可以从减少扯料力度的这个方面去进行优化，从而制定了以下两个试验方案：

试验一：折边刀调整。

由于头部的凸包是预折边后就出现的，并且已经证实在压边圈压下时外板已经存在变形，因此预折边完成后必定会出现头部凸包的问题。

首先，采取增加或者减轻预折边的压力，直接通过调整预折边刀的Z向高度或者调整折边床的行程来实现，没有看到明显的效果。

其次，对logo处的预折边刀片进行烧焊及打磨，将预折边的角度放大，从而减轻预折边时刀施加给单件的正压力。但是将预折边角度放大之后，终折边后出来的总成凸包变得更加严重，而且由于预折边角度没有翻到位，完全靠终折边完成，总成轮廓也变得不顺。

试验二：外板翻边高度调整。

翻边高度减小，在同样折边角度的情况下，折边后翻边的边缘位移会变小，零件受到的折边刀正压力就会小，应该对折边后的凸包有所缓解。为了验证翻边高度对凸包的影响，我们通过返工外板单件的翻边高度做了一些试验，证实在折边方案要求的翻边高度为6mm的情况下（外板单件实际翻边高度为7mm），凸包有所好转，并且越短效果越明显。

优化措施

措施一：优化前盖外板翻边高度。

在调整翻边高度有效的基础上，我们做了很多试验，在优化凸包的情况下同时考虑折边后内外板之间的有效贴合长度，最终将外板翻边高度由折边方案上要求的6mm更改为4mm（如图9所示）。