特殊造型顶盖外板天窗处整形缺陷问题解决技术

文／赵子海，黄璞，缴平，廖小刚，孙福强，王奇·吉利汽车集团有限公司/ME 中心

汽车外覆盖件顶盖外板是比较关键的车身外覆盖件零件之一，目前市场上全景天窗在轿车和SUV 车型上的应用越来越广泛，顶盖外板天窗处整形面品缺陷一直是困扰汽车厂家的一个难题。

顶盖天窗处常见产品结构形式及工艺思路

顶盖天窗处常见产品结构形式有侧壁包边、侧壁弧焊、侧壁点焊三种方式，见图1、图2、图3。

图1 顶盖天窗处侧壁包边形式

图2 顶盖天窗处侧壁弧焊形式

以上三种常见的顶盖外板天窗处冲压工艺思路为，拉深(天窗处顺着A 面延伸填充)，天窗处冲孔(大天窗的天窗处冲孔两序冲完)，天窗处夹料翻边或整形，图3 所示的天窗夹料整形后，还需要再侧整形。

图3 顶盖天窗处侧壁点焊形式

特殊造型顶盖外板工艺方案

特殊造型顶盖产品形状

图4 为某特殊造型的SUV 车型顶盖，材质HC180BD+Z，料厚0.65mm，天窗处深度10mm，法兰宽度(包括圆角)32mm，还带一小翻边。该处与内板采用点焊加弧焊连接方式，总成结构如图5 所示。

图4 某特殊造型顶盖外板产品形状

图5 特殊造型顶盖处总成结构

特殊造型顶盖外板初始工艺方案及缺陷分析

⑴特殊造型顶盖外板处的初始工艺方案。

特殊造型顶盖天窗处，因为产品拐角半径较大R92mm，且法兰宽度32mm，如果采用常见顶盖天窗处的工艺方案，即顺A 面延伸的工艺方式，则整形量太大，整形后的回弹问题和面品质量都无法保证，所以初始工艺方案为拉深(天窗处做过拉延0.5mm，上圆角放大到R4mm，下圆角放大到R12mm)、冲孔、冲孔、整形、翻边5 道工序完成，如图6 所示。实际顶盖模具调试时，拐角处包括拐角附件拉延结果检查没问题，整形后产生较大区域凹坑和塌陷缺陷，如图7 所示，属于audit 打分B50 不可接受缺陷，必须对缺陷问题进行分析及优化处理。

图6 特殊造型顶盖天窗处初始工艺

图7 特殊造型顶盖天窗处改善前凹坑缺陷

⑵缺陷原因一：天窗处拐角轮廓为凹轮廓，所以整形过程为缺料整形，整形到底后零件回弹，引起A面轻微变形。

⑶缺陷原因二：因为做了过拉延，且整形量大，整形过程中板料贴下模状态不好，整形过程中板料变形失控，到底前多余的料有往A 面流动的趋势，也会造成A 面凹坑缺陷。

特殊造型顶盖天窗处工艺及产品优化措施

特殊造型顶盖天窗处产品设计，把上R 由R1.5mm 设变到R2mm，侧壁角度尽量加大；拉延工艺更改前后如图8 所示，把天窗处上R 改为R2mm 后拉延到位，仅侧壁打开角度，减小整形量；上R 拉延到位后，整形时因为上R 固化，整形对A 面的影响减少；拉延模具整改把拉延凸模对应天窗处加工到产品状态，即图8 阴影线处凸模加工掉，凹模不变；整形模把整形凹模天窗处的上R 由R1.5mm 放大到R2mm；整形凸模在产品允许的条件下，把侧壁角度打开，减小整形量。

图8 顶盖天窗处工艺优化前后对比

该工艺优化的缺点，因为拉延把天窗处上R 拉延到位，拉延A 面主应变会由最小0.03 减小到最小0.02，但因该顶盖A 面区域较少，对零件刚性影响不大，可以满足产品要求。

按图示方案更改后，用AutoForm 软件分析改善前后CAE 结果，得到结论。拉延工艺改善前后，整形工序整形凸模接触板料的时序，改善后整形到底前4mm 开始接触，改善前整形到底前8mm 开始接触；整形做功到底前0.8mm，改善前板料贴合下凹模状态很差，板料变形失控，改善后板料贴合下凹模很好。工艺改善前后CAE 对比见图9、图10、图11。

图9 顶盖天窗处工艺优化前后对比(到底前8mm)

图10 顶盖天窗处工艺优化前后对比(到底前4mm)

图11 顶盖天窗处工艺优化前后对比(到底前0.8mm)

按上述方案对拉延和整形模进行处理后，顶盖天窗处面品质量及塌陷问题有了较好的改善，油石检查及高亮油光照检查，audit 打分C10，达到质量要求，如图12 所示。

图12 顶盖天窗处工艺优化后油石面品检查

结束语

本文主要针对某特殊造型顶盖外板天窗处整形的工艺缺陷进行原因分析，并在工艺上采用上R 拉延到位，仅侧壁打开角度的拉延方法，减少整形量，改善了整形面品缺陷和减小整形后回弹，该工艺思路可推广运用于相似的整形面品缺陷的外覆盖件零件上。