外覆蓋件沖壓工藝改進(jìn)

汽車外覆蓋件產(chǎn)品一直以來具有面積大、板坯薄的特點，給沖壓生產(chǎn)帶來了很多的技術(shù)難題，而上海華普汽車對發(fā)動機(jī)罩外板的沖壓研究，為我們提供了一定的參考。
    汽車外覆蓋件中，發(fā)動機(jī)罩外板是整輛汽車的“臉面”。我廠在某新車型的實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)罩外板在沖壓生產(chǎn)后表面容易產(chǎn)生局部凹陷，須額外增加校正等補救處理措施（圖1）。

圖1  修模前發(fā)動機(jī)蓋表面不平

分析原因
    發(fā)動機(jī)罩外板凹陷基本上都集中在發(fā)動機(jī)罩的中間部位，基于上述情況，凹陷部位有固定性，考慮到設(shè)備參數(shù)，分析原因如下：
1.液壓機(jī)參數(shù)調(diào)整
    保持沖壓生產(chǎn)時液壓機(jī)主缸壓力和保壓時間不變，調(diào)整液壓墊力，如圖2所示。通過對現(xiàn)場參數(shù)的調(diào)整，將實際生產(chǎn)時的液壓墊壓力設(shè)置為5MPa，略高于工藝要求的3～4MPa，超出了工藝范圍，但是從結(jié)果上來看，零件的強(qiáng)度和剛性并沒有得到改善，說明液壓機(jī)參數(shù)的設(shè)定并不是造成零件表面凹陷的主要原因。

圖2  調(diào)整液壓機(jī)參數(shù)（單位：MPa）

2.材料成形原理分析
    在一張發(fā)動機(jī)罩外板毛坯料上用劃針劃間距100mm經(jīng)線、緯線，由于中間塑性變形不是很明顯，中間劃線間距10mm。通過對該板材進(jìn)行拉延處理，我們發(fā)現(xiàn)，四周間距100mm的網(wǎng)格線通過拉延后產(chǎn)生拉伸、脹形，達(dá)到間距103mm，而中間間距10mm的網(wǎng)格線拉延后仍然為10mm，基本上沒有拉伸、脹形的過程，沒有形成塑性變形的效果。所以，我們得出結(jié)論：要解決中間塌陷問題，必須使材料中間部分產(chǎn)生塑性變形，從而提高材料的剛性和強(qiáng)度。
    因此，我們決定具體整改方法是：實現(xiàn)材料的塑性變形就得修整模具，改變拉延模拉延筋結(jié)構(gòu)，以控制走料速度，形成內(nèi)部走料大于外圍，使中間材料產(chǎn)生脹形，增加發(fā)動機(jī)罩外板表面剛性。
工藝改進(jìn)方案
1.拉延筋結(jié)構(gòu)
    拉延筋在汽車覆蓋件的拉延成形中占有非常重要的地位。這是由于在拉延成形過程中，毛坯的成形需要一定大小且沿周邊適當(dāng)分布的拉力，這種拉力來自沖壓設(shè)備的作用力、法蘭部分毛坯的變形抗力和壓料面的作用力。壓料面的作用力只靠在壓邊力作用下模具和材料之間的摩擦力往往是不夠的，需要在壓料面上設(shè)置能產(chǎn)生很大阻力的拉延筋以滿足毛坯塑性變形和塑性流動的要求。同時，利用拉延筋可以在較大范圍里控制變形區(qū)毛坯的變形大小和變形分布，抑制破裂、起皺和表面畸變等多種沖壓質(zhì)量問題的產(chǎn)生。
    可以說，在很多情況下，拉延筋是否合理設(shè)置是板金件沖壓成功的關(guān)鍵因素之一。
    圓筋用于材料流入量大時的拉延，修模容易，便于調(diào)節(jié)拉延筋的阻力。矩形筋用于材料流入量少時的拉延或脹形，與圓筋相比能提供更強(qiáng)的附加拉力。根據(jù)這些原因，決定在結(jié)構(gòu)上我們選擇用矩形筋來代替圓筋（圖3），在壓力參數(shù)穩(wěn)定的情況下，增大進(jìn)料阻力。拉延件中間位置發(fā)生塑性變形，提高強(qiáng)度。

圖3  模具更改前后拉延筋剖面示意圖

2.拉延筋布置
    拉延筋的位置必須根據(jù)拉延件形狀特點、拉延深度及材料流動特點等情況而定。根據(jù)所要達(dá)到的目的不同，拉延筋的布置也不同：
    （1）考慮到發(fā)動機(jī)罩外板凹模內(nèi)輪廓的曲率變化不大，直線比較多，只有局部區(qū)域（四個角）要求進(jìn)料速度較快，所以沿凹�？谒闹茉O(shè)置連續(xù)的拉延筋。
    （2）為了調(diào)節(jié)壓料面上各部位材料變形的差異，確保材料向凹模內(nèi)流動的速度比較均勻，沿凹�？谒闹茉O(shè)置間斷的拉延筋，彎角處不設(shè)。后部（弧形）增設(shè)一條拉延筋（雙矩形筋），在液壓機(jī)壓力穩(wěn)定的情況下，增大了阻力，減少材料流入量，中間部位發(fā)生塑性變形，增強(qiáng)了工件剛性。
3.材料
    加大材料寬度，從1420mm增加到1445mm，使之形成內(nèi)部走料大于外圍，使中間材料產(chǎn)生繃緊，改善拉伸效果，提高發(fā)動機(jī)罩外板表面硬度。
    修模完成之后，通過對現(xiàn)場液壓機(jī)參數(shù)的調(diào)整，將液壓墊壓力設(shè)置穩(wěn)定在5MPa，再次進(jìn)行網(wǎng)格試驗驗證，發(fā)現(xiàn)拉延件網(wǎng)格線中間拉伸2mm，中間部位發(fā)生了塑性變形（圖4），強(qiáng)度提高了。

圖4  拉延件網(wǎng)格線中間拉伸2mm，提高了強(qiáng)度

    目視檢測和硬度檢測，發(fā)動機(jī)罩外板表面不存在塌陷問題，發(fā)動機(jī)罩外板強(qiáng)度、剛性明顯提高。技術(shù)人員對整改后的發(fā)動機(jī)罩外板單件經(jīng)涂裝電泳后，進(jìn)行現(xiàn)場效果驗證，達(dá)到預(yù)期效果。涂裝前將不再需要校正處理，整改效果顯著。