TMC侧围外板成形工艺方案研究

TMC侧围外板成形工艺方案研究ResearchaboutprocessdesignofTMCbodysides张香东/ZhangXiangdong模具中心冲压模具北京工厂摘要：本文主要分析了TMC对5A和6B侧围外板工艺成形方案的设计方法及工序内容的布置，研究和阐述了每序工艺设计的特点，包括工序内容的布置特点和工艺模面造型特点以及各序重难点的工艺处理方法与技巧。通过对这两个侧围外板TMC工艺成形方案设计的分析和研究总结侧围外板四序成形的工艺方案设计方法及思路以及在工艺成形方案设计中的注意事项，在此基础上也分析总结了侧围外板在四序成形的条件下对产品成形工艺性提出的要求。【关键词】侧围、拉延、冲压方向、压料面、拉延筋、切边、冲孔、翻边、整形、斜楔、回弹。Abstract：Thetextanalyse5Aand6BbodysideprocessdesignofTMC,summarizethebasicmethodofbodysidepreocessdesignandtheattenttionsofeachoperation,especiallyfortotal4operationprocessdesignofbodysides.【Keywords】Bodyside、Drawing、Pressdirection、Pressureface、Drawbead、Cutting、Pierce、Flange、Restrike、CAM、Springback。引言：侧围外板是汽车上最重要的外板件之一，质量要求非常高，模具制造成本也非常高，在国内目前采用的成形方案基本上都是5序成形，德国模具有时还会出现6序成形的方案。成形工序越多模具数量就越多，就需要更多的成形设备和操作人员来进行生产，而且由于传递工序增加也增加了零件出现缺陷的机率，成本也会同步增加。在日本很多侧围外板的成形工序都只有4序（不包括落料），相应的成形模具数量也只有4套，工序内容布置比较紧凑，TMC承接的5A和6B侧围外板也都是采用了4序成形的工艺方案，本文就是通过对TMC设计的5A和6B侧围外板的工艺方案进行分析和研究来阐述侧围外板4序成形的工艺设计方法和注意事项以及按4序成形对产品工艺性提出的要求，希望对我们设计侧围外板工艺方案时能起到参考和借鉴作用。正文：由于5A和6B侧围TMC成形工艺方案设计的方法和各序成形内容都基本相同，下面主要以5A侧围外板为主6B侧围外板为辅来进行分析和说明，通过对输入评审内容及工艺成形方案的研究来探讨其冲压工艺设计的思路和方法。研究顺序是先总结TMC在进行侧围外板的工艺成形方案设计之前先对设计输入进行了怎样的评估，即做了哪些设计输入评审，输入评审对任何零件的工艺设计来说都是很重要的，它可以为设计出一个合理可靠的工艺方案提供合理的输入条件，对工艺方案设计的成功与否影响很大，做好了输入评审工作往往就能规避掉很多设计输入不合理的地方，为下一步的工艺设计工作创造出良好的条件。分析完前期输入评审以后再对每一序的工艺设计内容及特点进行细致分析和研究，总结TMC工艺方案设计的特点和技巧，正是这些细节方面的设计特点和处理技巧综合起来才形成了一个高质量的成形工艺方案设计结果。一．产品输入评审1．产品介绍如图1所示，5A侧围外板材质SPCEN，料厚0.8mm，零件大小长宽为3280mm*1260mm，零件的特点有：（1）侧围下门槛处有向内凹的形状，在拉延冲压方向上有负角，如图2所示，此处为一个成形难点。（2）加油口处为拆件结构，侧围只是翻边成形，成形较简单，尾灯座板有一半形状和侧围一体，这也是一个成形难点，后保处和侧围一体，如图3所示。图1图2图32．TMC设计输入评审（1）对初期产品的后流水槽处造型进行了更改反馈，指出后流水槽处侧壁形状太深，在侧翻边成形时会引起成形质量问题，建议将产品侧壁造型深度改为不超过25mm。另外在后尾处的点焊凸缘面所处的位置不好，刚好处在产品造型的拐弯处，这在侧翻边成形时会造成严重的起皱叠料，建议将凸缘的位置向下移动保证在直边位置，这样造型拐弯处就能保证侧翻边形面不至于太长，解决了侧翻边成形的起皱问题，而且对于侧翻边的直边长度也建议取8mm，如图4所示。图4（2）对初期产品的加油口处造型进行了更改反馈，评审认为加油口处设计为一体式，造型深度太大，在拉延成形时会发生破裂无法解决且在加油口的四个角部会发生成形缺陷，严重影响产品质量。评审建议将加油口处的造型深度缩小至10mm或者做成拆件结构，侧围处只是简单的翻边结构，成形难度就变的很小也很好保证成形质量，如图5所示。图5（3）对初期产品的下门槛负角形状处造型进行了更改反馈，评审认为侧围下门槛的负角造型设计会造成制件成形后的扭曲变形，给制件整改带来很大的难度，负角处需安排侧整形，整形的行程较大成形也较复杂，成形后面的质量不好保证，建议最好将负角处造型取消掉，保持传统造型方式。如果车身功能需要确实无法取消时也需要进行造型的更改解决侧整形时在有负角和无负角处的起皱问题，评审建议两者的过渡区域至少需保证150mm，如图6所示。图6（4）对初期产品的尾灯处形状造型进行了更改反馈，评审认为尾灯处采用半封闭结构首先在拉延成形会发生破裂需要对产品形状进行改造包括设计过拉延来解决拉延成形的破裂问题，但在随后进行的整形时材料会发生流动，尾灯处每个截面的线长度都在发生变化，整形后尾灯处容易发生扭曲变形，影响制件质量和成形稳定性，为此评审建议将尾灯处采取拆件结构，保证尾灯处只是简单的翻边内容而不是整形内容，这样有利于解决制件扭曲问题，如图7所示。图7（5）对初期产品的A柱侧整形处形状造型进行了更改反馈，评审认为侧围上顶框在A柱处的侧整形深度比顶框其它地方侧整形深度都要深且由浅变深过渡的很突然，侧整形时容易发生成形缺陷且凸缘面的起皱也很难解决。评审建议将A柱处的侧整形深度适当改浅，避免成形缺陷的发生，如图8所示。图8（6）对初期产品的后风窗与行李箱交接处产品造型进行了更改反馈，评审认为此处产品形状很复杂成形难度很大，一方面上尖点处在侧翻边成形时易受力过于集中而破裂，另一方面下面的凸缘面又容易聚料起皱，在后侧的凹形棱线又容易在侧翻边时聚料上拱影响外观棱线的光顺性。评审建议将后侧凹形棱线弧度改缓，同时将下凸缘宽度减小，改为不超过10mm，如图9所示。图9（7）对初期产品的后保卡扣凸台产品造型进行了更改反馈，评审认为此处产品造型将卡扣凸台直接延伸到了后保配合的侧壁上，在整形工序中上模整形模口就会出现台阶在整形入模过程中就会出现有先有后的情况，容易造成整形处材料流动的不均匀从而在制件外表面上留下凸凹不平及棱线不顺等成形缺陷。评审建议将卡扣凸台向后缩短，保证在后保配合侧壁底部的圆角没有高低之分，从而保证了整形上模入模时的同时性，解决制件成形的表面缺陷问题。如图10所示。图10（8）对初期产品的A柱拐角处产品造型进行了更改反馈，评审认为此处产品造型采取封闭式结构在实际成形时无法实施，产品在拉延时需将封闭处形状打开成形，后序侧整形时形状打开造成的多余材料无处可去会造成很严重的起皱叠料且根本无法解决。评审建议将产品拐角封闭处加开一个缺口，从而将封闭结构改为半封闭结构，这样两侧的材料不再连在一起便于分开成形，可有效改善此处的侧翻边起皱叠料问题，如图11所示。图11（9）对初期产品加油口处的产品造型进行了更改反馈，评审认为加油口上侧两个棱线圆角弧度较小，在成形时容易发生棱线不顺，造成棱线对应处的产品外表面出现暗坑等缺陷改善难度很大，评审建议将棱线圆角弧度适当加大以改善成形效果，如图12所示。图126B侧围外板TMC在开始工艺设计之前也进行了详细的输入评审工作，对产品上成形工艺性不好的地方进行了分析和说明并提出了改善方法，输入评审的内容点和5A侧围外板基本相同，不再详细阐述。二．工艺方案分析5A侧围TMC工艺方案不包括落料共有4序，下面分别从工序内容安排，工艺造型特点，重难点处理方法等方面进行分析。1．OP10工序内容为“拉延”，整体拉延数模造型如图13所示（拉延筋还未制作），压料面设计采用了空间曲面形状，每个截面形状都不相同充分结合了侧围在每处的产品造型深度来设计压料面，凸模造型方法上有几处与我们以前的造型方法不太一样，下面分别来进行分析和介绍。图13（1）如图14所示，产品在下边梁前端是个很突出的尖点，侧壁深26mm，拉延成形非常困难，TMC工艺设计的处理方法是在尖点处设计过拉延，过拉延的上圆角半径设计的很大达到R14mm，侧壁的拔模度数也进行加大，目的就是解决拉延时侧壁的成形破裂问题，解决拉延破裂问题后再在后序成形中进行整形处理将产品上的成形难点最终成形出来。图14（2）如图15所示，侧围下边梁是负角形面，这在我们以前的侧围产品造型上没有出现过，TMC的处理办法是将负角形面全部进行改造，变成和拉延Z向有4度开角的简单立面，这样拉延成形工序没有问题了，然后再在后序成形中进行侧整形处理，将产品上的负角形面全部成形出来，在产品造型上已经对侧整形可能会起皱的区域增加了吸料筋用于改善侧整形起皱的发生。图15（3）如图16所示，左侧围加油口处TMC工艺造型特点是将产品棱线圆角基本全部拉延成形出来，而不是通过翻边来成形，中间部位再设计凸台来平衡棱线圆角的受力情况解决拉延成形过程中的棱线滑移问题，这样设计的好处是利于保证加油口处棱线圆角的光顺性。另外对于后轮罩和后保接合处的工艺设计是在接合点处附件设置吸料槽，保证拉延到底时此处区域成形更充分，从而保证了后轮罩外表面的质量要求，避免了暗坑的发生。图16（4）如图17，侧围后保处的拉延造型设计很有特点，此处是一个深度较大立面又较陡的产品造型形面，往往都是侧围拉延成形的难点之一，常见的成形缺陷是拉延立面破裂及整形后棱线圆角不顺。TMC的拉延工艺造型就较好的解决了这两个问题，一方面在产品棱线圆角处拉延造型没有进行过多的过拉延及圆角加大处理，而是基本保持了原产品的棱线位置和圆角大小，另一方面在此圆角下方设计了二层台，第二圆角设计的较大，这样造型设计的好处是第一圆角基本保持了原产品圆角的位置和大小利于在整形后保证圆角棱线的光顺，第二圆角的使用又较好的解决了拉延破裂问题。尾灯处的拉延造型也同样采取了这种方法，如图18所示。图17图18（5）如图19所示，侧围拉延造型在顶框处采用了二层台的造型方式，这样可以保证在切边时不需要使用侧切边，直接用正切边就可以完成制件切边了。在顶框棱线处设计了2mm的过拉延，之后使用了R20的大圆角，这样利于拉延时解决棱线圆角处的破裂问题从而可以保证拉延件的成形刚性。二层台的立壁设计了较小的拔模角度只有3°，有利于制件后序侧翻边时减少材料聚集从而减少起皱的发生。图19（6）如图20所示，侧围前后门洞上边缘TMC都做了过拉延设计，过拉延量0.6mm，上圆角R6下圆角R8。此处的过拉延设计在以前我们的侧围工艺设计时没有使用过，在模具调试时容易出现的问题是此处的拉延破裂，因为产品的圆角是外观圆角，往往比较小，基本是上圆角R5下圆角R4在拉延成形时下圆角特别容易开裂，为了解决破裂问题不得不将内外侧的拉延筋改浅，但这样做就会造成拉延件的成形刚性变弱不利于制件表面质量的提高。TMC在此处设计过拉延就能较好的解决这个问题，由于圆角加大了拉延成形就不容易发生破裂，后序再通过整形得到产品圆角。图202．OP20工序内容为“切边侧切边冲孔整形”，工艺数模设计如图21所示。本工序的主要内容是完成大部分的切边，工艺设计比较有特点的几个方面分别分析和介绍如下。图21（1）在切边设计方面力求废料能顺利排出，为了达到此要求OP20并不强求要将能切的废料全部切除，在局部位置可以适当保留一部分放在后序再切，这样本序切边布置就可完全避免废料刀背对背的情况，为切边废料的排出创造了良好的条件，如图21所示。（2）如图22所示，OP20工艺设计在侧围前后门洞全部安排了整形，这一点以前我们用的不多，我们工艺设计时多采用局部整形的方式，TMC采用全部整形的方式就可以更好的保证前后门洞棱线圆角及配合法兰面的形状和尺寸精度，克服