翼子板前保匹配处冲压工艺分析

文/罗碧芬·上海汽车集团股份有限公司乘用车公司

在所有汽车覆盖件中，翼子板在成形中存在拉深深度深，翻边结构存在较多负角，导致成形复杂；在整车装配过程中，翼子板与侧围A 柱、前门、前盖、前大灯、前保险、门槛等众多零件均存在匹配要求，且匹配精度要求极高，导致零件的尺寸要求高；整个翼子板在整车中为直接可视区域，对零件的表面质量要求高。

翼子板是汽车覆盖件中最为复杂的零件之一。而前保区域更是翼子板零件的重点区域之一，在前期零件设计时，结构不合理将会大大的增加模具的调试周期，且会给后期带来一定的设计缺陷。因此在设计阶段需要对翼子板进行全工序分析，根据不同的产品结构制定合理的工艺规划并进行相应的结构设计优化，以此来避免后期大量的调试工作以及有效提升零件尺寸精度及表面质量。在翼子板前保区域可能存在的表面缺陷，主要有法兰面起皱（图1）、侧壁起皱、表面波浪R 不顺等。

翼子板前保处常见的零件结构

根据翼子板安装方式的不同，主要分为两大类：Y 向安装方式以及X 向安装方式，如图2 所示。

Y 向安装方式存在造型特征复杂，且深度较深，最深预计能达到60mm 左右；尺寸需求往往是在孔所在的面上，而对侧壁的要求不高，只要不影响支架匹配即可。X 向安装方式结构相对简单，安装要求均在侧壁面上，因此对侧壁的尺寸和表面要求较高。

翼子板前保处的工艺

Y 向安装——Ⅰ型

以上汽锐腾的翼子板为例，前保Y 向最大深度约50mm，法兰面宽度为55mm。前保位置采用4 工序成形，拉延、修边、整形、冲孔；由于轮罩特征线贯穿前保位置，导致整形深度深，整形过程中存在余料，起皱主要发生在特征线下的侧壁以及法兰面，在整形仿真分析中可以看出，如图3 所示，直边区域①③处于双向拉伸状态，而特征线位置②处于拉压状态，②处容易起皱。

图1 翼子板前保处法兰面起皱

图2 翼子板安装方式

在设计过程中针对起皱位置，通过优化吸料筋以及凹坑来解决产品起皱问题；在CAE 分析中存在轻微起皱，实际生产过程中零件侧壁上也存在轻微起皱，如图4 所示。

图3 前保侧壁以及法兰应变方向

图4 零件起皱

Y 向安装——Ⅱ型

由于在锐腾车型的翼子板前保特征线处侧壁存在轻微起皱，因此在RX5 车型中，针对该位置产品和工艺进行改进。前保安装面整体深度做浅且在冲压方向上等深，H1 ≈H2 ≈H3 ≈35mm，法兰宽度51mm，且安装孔位置无凹坑造型，如图5 所示。

图5 翼子板零件结构

在同步工程分析过程，采用传统整形方式，前保法兰以及侧壁起皱严重，如图6 所示；通过调整拉延工艺补充面以及采用托料整形，经过CAE 分析，采用这种方式可以有效的控制侧壁以及法兰面起皱，分析结果如图7 所示。

图6 下死点前3mm

图7 下死点前3mm

在冲压过程中模具到下死点以及零件取走前这段时间内，托料板需要始终保持在下死点位置，因此在模具结构设计时，通过气缸提供托料板的力，通过压机气源角度来控制气缸通气以及断气来实现该功能。

在模具进厂调试过程中，发现由于机械压力机冲次太快，导致气缸内部的空气无法瞬间排空，在零件未取走的情况下，气缸存在上窜从而导致零件变形，导致侧壁变形约15mm。若气缸提前退气。在零件的托料力不足导致侧壁以及法兰面起皱严重。通过反复调整压机气源角度，无法解决零件变形和起皱问题。

为了解决气缸提前退气产生的起皱问题，托料板的力源由气缸更换成延时氮气弹簧。当压机下行时，液压缸承受跟普通氮气缸一样的外力，液压缸里的油通过蓄压器底部的单向阀流向蓄压器。零件完全成形之前电磁阀通电(关闭)。单向阀保持液压油在蓄压器里面。压机回程状态时，液压缸的活塞杆将停留在被压缩状态。零件成形结束以及压机回程后，电磁阀断电(打开)使液压缸活塞杆按需要的延迟时间回弹。因此可以通过压机的电信号以及气路实现整个延时过程；采用延时氮气弹簧后，零件的侧壁以及法兰面均未出现起皱，也未出现零件顶部变形的情况，且零件的表面质量均良好，如图8 所示。

图8 实际零件

Y 向安装——Ⅲ型

以上汽I6 的翼子板（图9）为例，前保Y 向最大深度约36mm，法兰面宽度57mm。前保位置采用4 工序成形，拉延、修边、整形、冲孔；由于轮罩特征线处存在缺口，在工艺设计时采用带料整形，从整形仿真分析中可以看出，未发生起皱，实际零件中也未发生起皱。

图9 翼子板零件结构

X 向安装——Ⅰ型

X 向安装方式也是翼子板前保部位常见的方式，以上汽某车型为例，Y向深度45 ～51mm，法兰面宽度5mm；且前保面上存在特征线贯穿；产品结构如图10 所示。前保位置的整形采用托料整形，按照两种方式进行分析。

图10 产品结构图

方案一：托料在零件边缘外侧，这种方式托料板的气源可以采用氮气弹簧，但由于托料板距离零件边缘位置较远且距离下死点约10mm 左右零件无托料，导致起皱较严重，如图11 所示。

图11 下死点前3mm

方案二：托料在零件边缘上，这种方式托料板的气源必须采用延时氮气弹簧，这种托料方式成形过程中，零件基本不会出现起皱，零件质量较好，如图12 所示。

图12 实际零件

方案二比方案一的零件质量明显好，但方案二的延时氮气弹簧成本会远远高于方案一的氮气弹簧，且备件成本以及模具的保养维修难度将会大大的增加，但质量高于一切，最终采用方案二。

X 向安装——Ⅱ型

以上汽Ei5 车型为例，Y向深度45mm，法兰面宽度5mm，如图13 所示，由于前保面上特征线贯穿位置存在缺口；工艺中该位置分拉延、修边、整形、精修，侧冲孔5 工序实现，采用托料整形，托料在零件边缘外侧，这种方式托料板的气源可以采用氮气弹簧， CAE分析中未发生起皱，实际零件也未发生起皱，如图14 所示。

通过对不同翼子板前保位置的产品结构分析，我们提出的整形工艺建议见表1。

图13 产品结构图

图14 实际零件

表1 不同翼子板前保位置产品结构分析

结束语

本文针对翼子板零件前保处的5 种结构进行对应的冲压工艺分析，结合CAE 分析在设计阶段避免前保位置侧壁以及法兰的起皱，提升零件的品质，缩短模具开发周期，同时为后续车型项目该部位提供指导意义。