專利名稱：一種汽車側圍外板與頂蓋搭接處的沖壓處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車白車身鈑金件制造領域，特別是涉及汽車白車身 鈑金件的沖壓制造和鈑金成型分析。
背棄技術
目前，隨著汽車行業(yè)的不斷進步，對汽車外覆蓋件的外觀質量、材料 利用率等要求越來越高，這就要求設計人員不斷地提高設計和制造工藝水 平。在汽車白車身鈑金件領域，側圍外板是白車身零件制造中的核心，它 具有形狀復雜、結構尺寸大、難成型，外表面質量要求高的特點。為達到 最好外表質量，最高鋼材料利用率的目標，對零件重要部位(具體部位見 圖l虛線區(qū)域)的工藝設計進行研究和改進。根據圖1所示，側圍外板與頂 蓋搭接處側圍外板形狀為弧形，且翻邊處為負角，根據材料成型原理，側
整形時，由于材料的各項異性，容易引起側圍外板A面(即外觀面)的變 形，并且側整形后的焊接面容易起皺、疊料和回彈。根據白車身功能要求， 以上質量問題是工藝設計中急待解決的難題。通過調查和對比，發(fā)現在現 有工藝中，此部分通常采用的工藝設計方法是先正修邊，后側整形，零件 實際生產過程中經常出現變形、起皺等質量缺陷。下面以幾種側圍外板為 例，進行筒單描述。
1.以B14側圍外板為例，對應位置模面設計的截面線如圖2所示。零 件在工藝安排上采取先正^",后翻邊，最后側整形。這種工藝方案產品A 面拉延不充分，且修邊距離離翻邊位置遠，修邊后產生的應力大，以致翻 邊后導致產品A面變形明顯，焊接面出現起皺疊料現象，因》b^難保證翻 邊的質量。2. 以生產量最大S11側圍外板為例，對應位置模面設計的截面線如圖 3所示。零件在工藝安排上采取先正修，后翻邊，最后側整形。這種工藝 方案省料但產品A面易產生沖擊線，且修邊距離翻邊位置遠，修邊后產生 的應力大，以致翻邊后導致產品A面變形明顯，出現起皺疊料現象。
3. 再以S16側圍外板為例，對應位置模面設計的截面線如圖4所示。產 品在工藝安排上采取先側修，后側整形。這種工藝設計在初期生產階段沒 有大的問題，但是當量產時，凹模圓角磨損比較嚴重，材料流動時阻力減 少，材料流入量比較多，這就造成產品A面拉延不充分，翻邊后焊接面的 質量也4艮難保證，易出現起皺疊料等缺陷。
通過上述分析，可知有如下問題需要解決 (1) 防止側圍外板頂蓋才^接處A面變形，保證產品質量； (2 ) 消除一次沖擊線和二次沖擊線對A面的影響； (3) 盡量減少應力，保證側整形后產品的質量。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了 一種汽車側圍外板與頂蓋搭接 處的沖壓處理方法，包括側圍外板拉延時模面的制作、對模面進行側 修邊和對模面進行側整形，其特征在于制作拉延模面時，首先在模 面修邊線外的工藝補充面上，形成一個臺階。臺階的形成為首先將 側圍外板A面邊界沿與A面相切方向往外延伸，長度在lOran內，優(yōu)選 5腿；然后在與沖壓方向成3~20°夾角方向上，優(yōu)選10°夾角，制作 工藝補充面；在工藝補充面上距離修邊線以外3~ 20aim處，優(yōu)選10mm, 開始形成臺階。其中側圍外板A面邊界是指側圍外板A面和側圍外板 翻邊處相交部分。A面是指外表面件的外觀面。
臺階向下傾斜，與水平方向成3~20°夾角，優(yōu)選成IO。夾角； 臺階的寬度控制在IO鵬以內，優(yōu)選5mm。
進一步，根據具體修邊角度，采用標準斜楔機構進行側修邊；側 圍外板翻邊處的側整形采用整體斜楔一次側整形。采用本發(fā)明所提出的方法，不僅可以解決以上所述的缺陷，而且在 保證產品質量的前提下，能達到最合理的材料利用率。


圖l:側圍外板示意圖2:現有側閨外板正修、翻邊、側整形示意圖一； 圖3:現有側圍外板正修、翻邊、側整形示意圖二； 圖4:現有側圍外板側修、側整形示意圖； 圖5:板料延伸率示意圖6:本發(fā)明補充臺階寬度對零件表面影響示意圖7:本發(fā)明第一次沖擊線理論分析示意圖8:本發(fā)明第二次沖擊線理論分析示意圖9:本發(fā)明側圍外板與頂蓋搭接處的補充面截面線有效參數圖10:本發(fā)明側圍外板與頂蓋搭接處的補充面截面線推薦參數圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的理論研究進行論述。
1 、零件對應部位側整形前后板料壓縮量研究(結合圖5 )
板料在模具作用下產生了延伸和壓縮，側整形前后零件同圓心不同半 徑部位延伸狀態(tài)(如圖5中A、B): Ll代表產品側整形后狀態(tài)，長度為100mm; L2代表板料拉伸到第一種半徑狀態(tài)時，長度為105mm; L3代表板料拉伸到 第二種半徑狀態(tài)時，長度為110咖。比較板料從L2， L3狀態(tài)下分別翻邊到 Ll處時，二者的壓縮量(此壓縮量是變形和起皺的要因)如下
A%= (105-100)/100=5%
B%= (110-100)/100=10%
由圖5可見拉延時，相對半徑越大，孤線越長，側整形時板料壓縮 量大，產品越易發(fā)生變形，出l^皺疊料現象。所以，為減少缺陷對零件 質量的影響，在對此區(qū)域進行模面設計時，要以盡量減少相對半徑，縮短弧長，進而減少側整形時的壓縮量、減少應力、控制板料流動為主導思想。
2、 零件對應部位側整形前后應力研究
板料在拉伸成型過程中，如果產生充分的塑性變形，會有效降低側整 形后導致反彈的應力，此處若設計一個臺階，增加板料阻力，讓板料流動 速度均勻且充分變形，對控制反彈會非常有用。
3、 工藝補充面臺階越寬，產品A面和板料接觸區(qū)域越多，對應表面拉 延越不充分，零件易產生棱線(結合圖6)。所謂的工藝補充面是指為了 工藝需要，所補充的產品外的所有部分。
4、 新型技術模面設計理論要素描述
(1) 第一次沖擊線理論分析(結合圖7 ):凹模圓角最先和板料接觸 形成沖擊線，隨板料成型過程向模芯方向流動，為保持產品A面質量，需 控制其在A面以下。設計模面時，要充分考慮到沖擊線是否會影響到A面。
避免第一次沖擊線的條件 L* (1+EL%) 〉1 ， 其中L:壓料板上板料的投影長度； 1:產品A面截面線長度； EL%:板料延伸率。
(2) 第二次沖擊線理論分析(結合圖8):為減少應力對反彈、變形 的影響，設計了臺階式工藝補充面。當凹^f莫向下運動時，凹模臺階圓角和 板^h接觸產生一道壓痕。為保持產品A面質量，需控制其在A面以下。避免 第二次沖擊線的條件
L* (l+EUO >1，
其中L: 二次沖擊點后供成型A級表面的板料； 1:產品A面截面線長度； EL%:板料延伸率。 根據以上理論研究，在做外覆蓋件模面設計時，要考慮到產品的外觀， 避免A面產生滑移線和沖擊線。保證焊接面的準確性和平整性。合理的材 料利用率。針對側圍此區(qū)域特點，在此設計了新型的^t面工藝方案，此方案的有效參數設置如圖9所示。在有效參數范圍內，推薦一個優(yōu)選的^t 設計如圖10所示。
為了保證零件質量，控制材料流動均勻，讓產品A面產生充分的塑性 變形，需要在模面修邊線外的工藝補充面上，增加一個臺階;為了減少側 整形對零件A面的影響，首先將產品A面邊界(產品A面和產品翻邊處 相交部分)，沿與A面相切方向往外延伸，長度在10mm內，優(yōu)選5mm。然后 在與沖壓方向成3 20。，優(yōu)選IO。夾角方向上制作工藝補充面?？紤]到 側修方便性、零件表面質量、斜楔的規(guī)格，這里采用標準的正裝斜楔才場 進行側修。工藝補充面上距離修邊線以外3~20mm,優(yōu)選10mm處，開始 設計臺階?？紤]成型時材料流動均勻，臺階向下傾斜，與水平方向成3~ 20°夾角，優(yōu)選IO。。為了保證零件對應表面拉延充分，臺階的寬度控 制在10mm以內，優(yōu)選5mm。設計拉延墻(即壓料面往上延伸連接工藝補 充面的部分)時，須考慮到一次沖擊線和二次沖擊線對產品A面的影響。 由圖7和圖8可知，通過優(yōu)化拉延墻的角度，來改變一次沖擊線和二次沖 擊線對零件表面質量的影響。拉延墻角度通?？刂圃?~20° 。臺階二端 的倒角應根據板料流動實際情況具體優(yōu)化，倒角值一般在R3mm R10咖。 此模面設計方案通過在業(yè)內著名的有限元仿真分析軟件AUTOFORM和 PAM-STAMP的精確仿真驗證，顯示了產品A面拉延充分，沖擊線未出現在 產品的外觀束面，側整型后產品外觀表面變形很小。在奇瑞公司主力車型 Mil的模面設計上也有體現，并經過實踐生產來看，已經避免了起皺、疊 料、變形、沖擊線等缺陷。在材料利用率和產品質量之間取得一個良好的 平衡，因此此新型模面工藝設計牟支適合中高檔車的設計。
權利要求
1、一種汽車側圍外板與頂蓋搭接處的沖壓處理方法，包括側圍外板拉延時模面的制作、對模面進行側修邊和對模面進行側整形，其特征在于在拉延模面的制作過程中，首先在模面修邊線外的工藝補充面上，形成一個臺階。
2、 如權利要求1所述的沖壓處理方法，其特征在于臺階的形成 為首先將側圍外板A面邊界沿與A面相切方向往外延伸，長度在10mm 內，然后在與沖壓方向成3-20。夾角方向上制作工藝補充面，在工藝 補充面上距離修邊線以外3 20mm處，開始形成臺階，其中側圍外板A 面邊界是指側圍外板A面和側圍外板翻邊處相交部分，A面是側圍外板 的外觀面。
3、 如權利要求2所述的沖壓處理方法，其特征在于側圍外板A 面邊界沿與A面相切方向往外延伸的長度為5腿，在與沖壓方向成10 。夾角方向上制作工藝補充面，在工藝補充面上距離修邊線以外IO腿 處，開始形成臺階。
4、 如權利要求l-3任一項所述的沖壓處理方法，其特征在于 臺階向下傾斜，與水平方向成3-20。夾角。
5、 如權利要求4所述的沖壓處理方法，其特征在于臺階與水平 方向成IO。夾角。
6、 如權利要求l-5任一項所迷的沖壓處理方法，其特征在于 臺階的寬度控制在10mm以內，優(yōu)選5mm。
7、 如權利要求l-6任一項所述的沖壓處理方法，其特征在于 拉延墻與沖壓方向的夾角為3~20。，拉延墻是指壓料面往上延伸連接 工藝補充面的部分。
8、 如權利要求l-7任一項所述的沖壓處理方法，其特征在于 臺階兩端的倒角取R3flim R10線優(yōu)選R3mm。
9、 如權利要求l-8任一項所述的沖壓處理方法，其特征在于 根據具體修邊角度，采用標準斜楔機構進行側修邊。
10、 如權利要求2-9任一項所述的沖壓處理方法，其特征在于 側圍外板翻邊處的側整形采用整體斜楔一次側整形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車側圍外板與頂蓋搭接處的沖壓處理方法，包括側圍外板拉延時模面的制作、對模面進行側修邊和對模面進行側整形。制作拉延模面時，首先在模面修邊線外的工藝補充面上，設計一個臺階。臺階的形成為首先將側圍外板A面邊界沿與A面相切方向往外延伸，長度在10mm內，然后在與沖壓方向成3～20°夾角方向上制作工藝補充面，在工藝補充面上距離修邊線以外3～20mm處，開始形成臺階。其中側圍外板A面邊界是指側圍外板A面和側圍外板翻邊處相交部分。A面是指外表面件的外觀面。采用本發(fā)明所提出的方法，能夠防止側圍外板頂蓋搭接處A面變形，保證產品質量，消除一次沖擊線和二次沖擊線對A面的影響，同時能達到最合理的材料利用率。
文檔編號B21D37/10GK101439377SQ20081018626
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權日2008年12月22日
發(fā)明者貢見秀 申請人:奇瑞汽車股份有限公司