隨著新能源汽車的發展,電動汽車越來越普及,其充電口為整車直觀看到區域,該區域的外觀質量需要重點控制,側圍外板上的充電口因造型比較復雜,會比常規充電口更加難以保證外觀質量,而從側圍模具工藝、模具結構、后期鉗工調試方面去進行A 面質量的改善,對提升整車感官質量有著重大意義。
一輛車的側圍是整車的靈魂所在,一輛車的流線,一輛車的側面造型,一輛車的大部分零件都是基于側圍來配合的,而側圍又是白車身最大最復雜的零件。隨著新能源車的逐漸發展,充電口為新能源車必不可少的一個區域,又是非常容易讓消費者直觀看到的區域,其外觀質量直接影響著整車的感官質量。在工藝結構固化的條件下,只能通過后期鉗工調整來改善前期設計上的不足,然而更好的問題解決是通過CAE 軟件,提前進行有效識別并在工藝結構上進行改善。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
常規加油口類型文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
現有車型加油口一般為在一個平緩面上,或者在同一個曲面上,整體角度不會有太大偏差。加油口的深度一般為12mm,大小一般為180mm(對角或直徑),沖壓成形時可以用正翻或正修進行。二級面翻邊角度一般為Y 向3°~5°,整體而言,常規加油口處產品所處面平緩,沖壓角度好,成形性較好。而隨著國家新能源戰略的實施,未來傳統燃油車會逐步淡出歷史舞臺,所以與加油口相對應的充電口會越來越普及。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
常規充電口工藝文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
常規充電口有的是在前后保上部LOGO 位置,這類不在本次討論的范圍,有的是在翼子板上增加一個充電口,而大多數是在側圍尾部,隨著快充、慢充的同時存在,充電口尺寸會比加油口更大。常規充電口工藝跟加油口工藝幾乎一致,即4 序完成充電口的加工:拉深(拉延成形,隨著A 面平順著一起成形)→預沖孔→成形→精修邊,只需要四序就能夠較好的完成。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
有些工藝設計時,會將預沖孔工序取消,直接是拉深(先預拉深一部分)、預沖孔成形、精修邊等3道工序,該工藝布置會減少其他工序布局,或避免預沖孔與修邊工序在一起時廢料不好排出的工藝布局。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
特殊造型充電口問題現狀文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
圖1 為某車型側圍外板,充電口為腰線上下位置,其兩個面夾角為53.5°,上部面與Y 向夾角17.3°,下部面與Y 向夾角為70.8°。成形過程中兩個面夾角太大,且與沖壓角度單面較小,故該處工藝只能采取常規的拉深→預沖孔→成形→精修工藝,但在成形和精修工序,只能采取側整和側修的模具結構,但是由于上部面夾角為17.3°,導致上部壓料不是特別實,且容易有側向力,修邊毛刺較大,較難整改。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
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圖1 某車型側圍外板文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autosandian202411836.html
圖2 為某車型充電口正視圖,該特殊造型充電口對角長度為284.5mm,四個角的圓角半徑為40mm,工藝及模具設計時的主要難點為:⑴充電口不是一個緩面,需在帶夾角面進行翻整和精修,故需要進行側整和側修,但又有一部分面是在正向面,故整體翻整和修邊質量不好控制;⑵充電口四角半徑較小,而成形立面角度也小,故在成形時板料流速較慢,在A面處容易產生面凹缺陷,如圖3 所示。
圖2 某車型充電口正視圖
圖3 充電口周圍產生凹坑缺陷
特殊造型充電口工藝
該特殊造型充電口工藝為:拉深(充電口處按照A 面造型光順連接)→預沖孔→側成形→側精修邊,共4 序完成。在模具加工制造完成后,調試過程中在充電口上部(三角窗下方),尤其上部兩個轉角處產生面凹缺陷,該缺陷VES 評價V2(VES 評價分為V1、V2、V3,V1 需要盡快改善,V2 需要進行修模,V3 缺陷可以不進行修模),屬于不可接受的缺陷。必須對該處面凹缺陷進行改善處理。
缺陷產生原因分析如下:
⑴充電口四角輪廓半徑為40mm,且四角處為凹輪廓,屬于壓縮類翻邊,成形過程為缺料成形,即成形過程中在圓弧區域材料需要壓縮延展,且該處雖然已經預沖孔,增加了板料的流動性,但是該處的板料流動性還是較差,無法在A 面進行較大的板料流入,更多的是內部板料流入,所以在圓弧轉角區域會引起A 面變形。四角輪廓產品數模半徑為40mm,按照以往經驗,類似的壓縮類翻整,輪廓半徑要大于40m才不容易出A 面缺陷,該特殊造型側圍充電口剛好達到輪廓最小半徑標準。進行SE 模擬,在Autoform油石模型下,成形工序面品缺陷為上部兩個角和右下角,如圖4 所示。
圖4 特殊造型側圍充電口Autoform 油石模型
⑵充電口上部面與Y 向夾角17.3°,在成形過程中做3°左右的回彈補償,做完回彈補償后,實際拔模角只有14.3°。在上模下移過程中,成形刀未接觸板料,壓料先接觸凹模型面,因側壁比較陡,如圖5 所示。壓料力分解后會減小,在結構設計時考慮使最后分解在零件上的壓料力只有正壓料力的1/4,但是在實際模具制造調試過程中,因為加工誤差,裝配間摩擦等都會導致真正作用在零件上的壓料力會比理論值要小,當產生的壓料力不足以壓住板料時,在圓弧輪廓翻邊處容易造成壓料失控,即無法壓住料而在圓弧區域翻整時A 面周圈板料流動失衡,更容易產生A 面面品缺陷。
圖5 充電口剖面圖
在工藝和結構都進行過提前考慮的前提下,實物狀態面品缺陷還是可能會產生,這時已無法對零件工藝和模具結構進行調整,只能通過鉗工的技能水平對模具進行調試,實現面凹缺陷的改善。
⑶既然工藝和結構已經受限,通過對現有模具的基礎狀態進行分析,在模具調試初期先確認充電口區域成形著色情況。從圖6 可以看出,成形工序壓料板上部比較虛,上部兩個圓弧拐角處都無著色。從圖7可以看出,面凹缺陷較為明顯。對研合進行提升后,如圖8 所示,上部著色還是較虛,確認零件狀態(圖9),有所好轉,但仍達不到認可標準。通過對兩種狀態壓料板著色確認,可判斷出在工藝分析階段,因上部角度太陡,導致壓料板分解力較小,無法在該處進行較好壓料,當成形凸模接觸板料時,因壓料不正常,導致成形過程中A 面發生細微翹曲,所以在A 面特別是上部兩個角處,形成較大面凹,想要解決該處面凹需先解決壓料力問題。
圖6 某車型側圍充電口成形工序壓料板
圖7 某車型充電口處缺陷
圖8 某車型側圍充電口成形工序壓料板提升研合后
圖9 某車型充電口處缺陷
實施整改方案
通過對某特殊車型側圍充電口處工藝和實物分析,需進行如下整改:
⑴壓料力要增加,提高壓料效果,讓成形過程中四個角與凸模完全貼合,不會發生形變,即四角處凹坑可以減輕甚至消失,使油石可以連續。為實現壓料力的增加,需要在上部及四角增加研配,需要做強壓,特別是需在四個角處著重研合,即零件上四個角都為光亮區,具體標準如圖10 所示。無研合:藍丹沒有變化;輕微研合:藍丹有輕微粘連,顯示為藍丹變淺;中等研合:藍丹較多粘連,顯示為藍丹發白;著重研合:藍丹全部粘連,顯示為全白。
圖10 研合標準示意圖
對特殊造型側圍充電口進行著重研合后,如圖11 所示,充電口面凹缺陷確實有所減輕,但還是沒有達到質量認可標準。將特殊造型側圍充電口成形工序四角壓料板做成著重研合后,缺陷沒有達到認可狀態,如圖12 所示,故還需對特殊造型側圍充電口進行整改。
圖11 特殊造型充電口成形工序著重研合
圖12 四角著重研合面凹缺陷
⑵因為還是產生面凹缺陷,故需要對特殊造型側圍充電口成形工序凹模進行補償處理,該處理因為是非工藝手段,所以需要鉗工進行多次調試,反復驗證,對比每次做過補償后的零件來確定下一次補償量。最終歷時50 天,成功調試出合格零件,特殊造型充電口面凹缺陷消除,得到質量部門認可。
結論
因為某特殊造型充電口的工藝結構已經固定,所以在工藝結構上無法進行更改,雖然鉗工師傅通過后期做著重研合,及缺陷區域局部補償手段消除了面凹缺陷,但根源還是需要從工藝結構上進行改善。
如果新車型還是特殊造型充電口,即充電口分布在腰線上下且成一個夾角,不是在A 面較緩區域,那么應當在做工藝時采取:拉深→側成形(初整)+預沖孔→側成形→精修邊。通過兩次成形來減少四角處壓縮類翻邊,板料流動性較差且深度又較深容易造成開裂風險,同時可以保證外觀。在做結構時應該考慮拔模角,盡可能讓另一個面與Y 向面夾角大,如因造型原因導致夾角無法保證,壓料力分解在工作區后較小,可以在做結構時就考慮在側料區域增加氮氣缸來提升壓料效果。
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