快速成型件段差面品缺陷的解决方案

吕淑艳　刘秀清

摘 要：汽车侧围零件利用快速成型模拉延成形不充分，后续激光切割时，零件应力释放导致局部型面回弹，最终造成与行李箱盖匹配面差的缺陷问题。本文提供了一种解决面品缺陷的方法，可实现对软模件（快速成型件）减小诱发应力及切割前残余应力，从而减小回弹。

关键词：快速成型；面差；回弹

Solutions to the Surface Defects of Rapid Prototyping Parts Causedby Segment Discrepancies

Lv Shuyan Liu Xiuqing2

Abstract：The automotive side panel parts are not sufficiently formed by stretching using rapid prototyping molds，and during subsequent laser cutting，the release of stress in the parts leads to local surface rebound.This eventually results in a defect in the matching surface with the trunk lid.This paper provides a method to resolve the surface quality defects，which can reduce the induced stress and residual stress in the soft mold parts （rapid prototyping parts） before cutting，thereby minimizing the rebound.

Key words：Rapid Prototyping;Surface Discrepancy;Rebound

汽车生产中，一般达到量产的车型全套技术相对比较成熟，生产的产品质量较好，客户满意度也较高。随着汽车设计和制造技术日新月异地发展，客户的个性化需求也越来越多，为满足客户个性化需求，小批量或试制生产的汽车车型越来越多。受生产成本等因素控制，小批量或试制汽车模具开发方式通常为软模结构，以便快速成型汽车零件。由于软模结构简易，工序简单，闭合高度低，外形尺寸小和手工作业等特点，采用软模结构成型的汽车零件通常存在拉延不充分、零件质量状态不稳定等现象，具体体现在整车匹配间隙、面差等问题。为了改善面差问题，本文提出了一种现场解决方案。

1 侧围产品缺陷

小批量生产汽车侧围零件，开发模具为软模结构。侧围与行李箱盖段差，如图1所示。从图中可以看出，侧围后端特征棱线部位发生明显回弹，与行李箱盖上段匹配存在1.8mm左右面差。实际生产中要求侧围比行李箱盖最高面差可高出1.25mm；而图1中侧围回弹1.8mm，超出了理论要求。

2 侧围缺陷分析

通常，量产汽车侧围零件由以下5道工序完成：OP05：开卷落料；OP10：侧围拉延；OP20：翻边冲孔整形；OP30：激光切割；OP40：翻边修边冲孔侧翻边，最终得到成品零件。对于量产侧围来说，零件经过多次模具修边、成形、整形及自动化生产，应力释放均匀、成形较稳定，因此，在特征棱线部位无明显回弹。

而对于小批量或试制汽车侧围零件而言，工序简单，通常为模具冲压和激光切割，全新开发的零件模具均为软模结构。侧围现有技术方案中，开发工序一般为以下几步：OP05：开卷落料；OP10：侧围拉延；OP20：激光切割初切；OP30：翻边整形，侧围后端激光切割缺口；OP40：CAM整形；OP50：最终切割、手工修整到成品零件。采用现有软模工艺技术生产汽车侧围零件后，经过对侧围各工序模具及工序件测量，发现模具尺寸精度均符合要求，工序件也符合要求，但最终切割后零件回弹加大。经过反复分析，确定该问题是由于二次整形诱发应力大，脱模后回弹大，残余应力大，切割后应力释放，二次回弹大造成。

3 侧围原技术方案设计

侧围原有技术方案生产零件主要工序状态图如下。图2是侧围未开缺口整形，图3是侧围激光切割，图4是侧围成品。

用钢板尺比对原技术方案生产侧围成品后角曲率，发现中间间隙0.5mm，回弹1.3mm，如图5所示。

这种技术方案生产的侧围零件，存在后期整形诱发应力大，脱模后回弹大的问题。且脱模回弹后制件残余应力大，切割后残余应力释放、导致再次回弹等严重问题，最终导致与匹配零件存在段差缺陷。

4 侧围改进技术方案设计

经过分析确定两种改进技术方案。方案一：侧围一次整形件废料法兰边上开工艺缺口。从尾部开始大约间隔90mm开30mm宽的工艺缺口，共开3处，但缺口深度不超出拉延分模线，生产到最终产品后测量此处尺寸，记录回弹量；方案二：将缺口加深超出拉延分模线，但不能达到产品线，距离产品线5mm处（以免离产品线太近，缺口部位整形开裂），整形、切割最终产品时测量此处尺寸，记录回弹量。对比以上生產方式，确定最优方案。通过两个方案对比分析，确定方案二为最优方案，通过此方式生产，可将零件回弹控制在0.5mm左右，回弹量改善了0.8mm。

采用改进技术方案生产侧围主要是通过在整形工序前增加不同深度的工艺缺口来进行应力释放，从而达到改善回弹的目的，通过增加不同深度缺口回弹对比：缺口越深应力释放越大，但开缺口的深度一定要在不影响产品面品及性能的前提下进行，即缺口不能留在最终产品面上，不能由于缺口太深导致整形时缺口处开裂，综合上述说明，缺口深度在离产品面5mm处，既能避免在产品面上留下缺陷，又能最大程度的改善零件回弹。

主要工序状态图如下。图6是侧围拉延，图7是侧围开缺口整形，图8是改进后侧围激光切割，图9是改进后侧围成品。

采用改进方案生产侧围成品后，用钢板尺比对侧围成品后角曲率，发现中间间隙1.3mm，回弹0.5mm，如图10所示。

经分析，软模一次整形件上切工艺缺口，减小了二次整形阻力，从而减小诱发应力，减小脱模后回弹及残余应力，进而降低后续最终切割后应力释放，降低回弹，改善侧围与相邻零件的匹配面差。侧围零件面差回弹改善了0.8mm，大大改善了与行李箱盖匹配面差缺陷，可以使面差控制在公差范围内。

6 结论

通过在侧围上增加缺口可以有效减小诱发应力及回弹后的残余应力，从而减小开模后回弹，及切割后回弹，改善产品面品缺陷；且改善过程（开缺口）不会留在产品区，不会影响零件美观度。

参考文献：

［1］莫健华.快速成形及快速制模［M］.北京：电子工业出版社，2006.

［2］王孝培.实用冲压技术手册［M］.北京：机械工业出版社，2001.

（责任编辑 郭晓勇）

收稿日期：2023-04-06

作者简介：吕淑艳（1976-），女，内蒙古包头人，硕士，副教授，研究方向为模具设计与制造。