車(chē)身外覆蓋件形面凹坑外緣癟塘改善初探

1、車(chē)身外覆蓋件形面凹坑外緣癟塘改善方案初探管華軍（上海大眾汽車(chē)有限公司） 摘要：車(chē)身外覆蓋件表面質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注， 然而外覆蓋件的凹坑外緣癟塘仍作為模具制造工藝的一大難題。 如： 門(mén)外板把手凹坑外緣的癟塘、前葉子板側(cè)面轉(zhuǎn)向燈凹坑外緣癟塘、后側(cè)圍外板加油孔凹坑外緣癟塘等。本文就以上問(wèn)題 從凹坑的工藝性選擇、模具設(shè)計(jì)調(diào)試等方面進(jìn)行探索，提出改善方案。關(guān)鍵詞：外覆蓋件 凹坑 癟塘 模具1、前言轎車(chē)的表面質(zhì)量作為衡量轎車(chē)制造工藝是否精細(xì)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已被廣大消費(fèi)者接受。 影響轎車(chē)油漆表 面質(zhì)量的主要因素是沖壓外覆蓋的表面質(zhì)量。 癟塘是沖壓外覆件表面常見(jiàn)缺陷之一， 癟塘的產(chǎn)生綜合諸 多因素，產(chǎn)生的原因也

2、各種各樣：有的與模具制造質(zhì)量有關(guān)，有的與生產(chǎn)過(guò)程控制有關(guān)，有的與產(chǎn)品的 結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的是綜合多方面的因素。 形面凹坑外緣產(chǎn)生的癟塘主要與凹坑這一產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)有關(guān)， 同 時(shí)也包含著其他因素。車(chē)身外覆蓋形面凹坑結(jié)構(gòu)在汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)上應(yīng)用很廣泛， 如車(chē)門(mén)外把手凹坑，前葉子板側(cè)面轉(zhuǎn)向燈 凹坑以及后側(cè)圍加油凹坑等。 但在凹坑的沖壓過(guò)程中， 周?chē)菀桩a(chǎn)生癟塘這一問(wèn)題也成為模具沖壓工藝 的一大難題，許多汽車(chē)廠為避免該缺陷，紛紛在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上動(dòng)足了腦筋：如新款的奔馳 S 級(jí)和 E 級(jí)轎 車(chē)將前葉子板的側(cè)面轉(zhuǎn)向燈移到了后視鏡上， 這一改進(jìn)即避免了前葉子板側(cè)面轉(zhuǎn)向燈外緣癟塘， 又使這 一設(shè)計(jì)成為奔馳車(chē)的一大亮點(diǎn)， 德

3、國(guó)大眾的頂級(jí)車(chē)輝騰也仿效了這一設(shè)計(jì)。 又如有的車(chē)型的門(mén)外板把手 凹坑被設(shè)計(jì)成沖孔、 翻邊結(jié)構(gòu)，然后加裝帶塑料凹坑的把手， 也有效地避免了沖制把手凹坑所帶來(lái)的缺 陷。由于形面凹坑結(jié)構(gòu)剛性大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，還不能被其他結(jié)構(gòu)所取代。2、形面凹坑外緣癟塘產(chǎn)生的機(jī)理從形面凹坑產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看， 一般凹坑放置在外覆蓋件的內(nèi)部， 從拉深方向來(lái)看與整個(gè)零件的方向 相反。根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，我們?nèi)绻麑_制凹坑的凹凸模作為一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體來(lái)分析拉深過(guò)程，就更有方便于分析其產(chǎn)生的原因。 在拉深凹坑的過(guò)程中， 壓邊力是整個(gè)零件拉深的壓邊力通過(guò)板料傳遞而來(lái)， 只有 拉應(yīng)力的作用。而且該拉應(yīng)力隸屬于整個(gè)零件的拉深所需的

4、壓邊力并通過(guò)材料傳遞而獲得，由于材料的延伸作用略有衰減， 因而凹坑成形的壓邊力調(diào)整范圍有限， 較難達(dá)到凹坑成形所需的合適的壓邊力。 而 且在整個(gè)凹坑成形的外緣除拉伸方向變形外， 同時(shí)伴隨著垂直于板料的方向變形， 因而純粹的拉應(yīng)力無(wú) 法與這些力所抵消。這也就意味著在凹坑成形的邊緣存在著變形應(yīng)力， 該應(yīng)力即彈性變形力，換句話說(shuō)， 凹坑外緣在凹坑成形后仍存在較大程度的彈性變形， 一旦外力釋放這些部位局部回彈， 從而產(chǎn)生了癟塘。圖1門(mén)外板把手凹坑圖2后側(cè)圍加油孔凹坑3、凹坑形狀與外緣癟塘的關(guān)系如果凹坑外形為近似的圓形，內(nèi)部側(cè)壁為漸變的過(guò)渡到底部形狀近似球形（如門(mén)把手凹坑），那么在成形過(guò)程中，外緣各點(diǎn)受

5、力相對(duì)均勻，產(chǎn)生的癟塘程度會(huì)較輕，而凹坑外形為方形，側(cè)壁陡直，底部平坦無(wú)逐漸過(guò)度的區(qū)域（如后側(cè)圍加油口凹坑，前葉子板側(cè)面轉(zhuǎn)向燈凹坑）這樣凹坑外緣各點(diǎn)受拉應(yīng) 力不均，于是產(chǎn)生的癟塘程度會(huì)較重，這就是凹坑形狀的工藝性。雖然就工藝為設(shè)計(jì)服務(wù)的原則來(lái)說(shuō)， 但如果設(shè)計(jì)時(shí)多注意工藝性總是，那么在解決工藝性缺陷可以得到事半功倍的效果。針對(duì)凹坑成形的工藝性來(lái)說(shuō)，外形近圓形優(yōu)于近方形，一定要設(shè)計(jì)在方形，那么方形的四個(gè)角尺應(yīng) 當(dāng)適當(dāng)放大，以利成形和外緣缺陷。凹坑側(cè)壁漸變過(guò)度到底部要比陡直過(guò)度好，底部形狀對(duì)稱(chēng)近似球形比底部平坦，高低不一致的工藝性要好。對(duì)凹坑的深淺來(lái)說(shuō)，自然淺的比較容易成形，從模具設(shè)計(jì)的角 度來(lái)說(shuō)，

6、門(mén)把手的凹坑工藝性較好，適用一次拉深成形，而后側(cè)圍加油孔的凹坑工藝較差，不能一次成 形，可以設(shè)計(jì)為拉深一整形，加油孔本身在內(nèi)部沖孔這樣可以利用該孔在拉深采用內(nèi)部預(yù)沖孔使內(nèi)部向 外供料來(lái)解決凹坑拉深過(guò)程中的傷碎問(wèn)題。4、一次成形的門(mén)把手凹坑外緣癟塘改善方案針對(duì)門(mén)把手成形時(shí)存在著垂直方向的彈性變形這一問(wèn)題，可通過(guò)以下方案減少凹坑外緣的彈性變 形。4.1盡可能縮小凹坑成形凹?？诘膱A角這樣有利于提高凹坑的塑性成形率。在模具加工時(shí)，盡可能地將該圓角加工得小一些，在調(diào)試時(shí)， 再逐漸根據(jù)傷碎狀況逐步修大， 以便調(diào)整到最佳的凹?？趫A角半徑。 當(dāng)然過(guò)小的凹?？趫A角半徑在批量 生產(chǎn)時(shí)容易磨損問(wèn)題，該?？诒仨氝M(jìn)行淬

7、火處理，如果有條件的話，整個(gè)模具進(jìn)行鍍烙或離子滲氧，通 過(guò)這樣的處理可以使凹坑凹模口的圓角保持較長(zhǎng)時(shí)間。4.2 減小凹坑外緣凹、凸模的間隙減小凹坑外緣凹、凸模的間隙使凹坑最后成形時(shí)通過(guò)凹、凸模的小間隙在外緣部位進(jìn)行一次整形， 通過(guò)整形使材料擠壓，以減少?gòu)椥宰冃?。這一結(jié)構(gòu)一般放置在凹坑凸位置，整個(gè)凹坑凸模附近半徑 100MM 左右寬的整個(gè)形面與凸模間隙做小（因?yàn)榘T塘多集中在約半徑范 100MM 左右范圍內(nèi)）可以將 該部位制作成反向固定的鑲塊形式， 鑲塊采用能承受較大擠壓邊而不是變形的硬質(zhì)合金， 再進(jìn)行淬火處 理。該鑲塊在模具整體形面加工前鑲?cè)耄缓箅S基體一起形面 NC 加工，并且與其他形面一起作

8、最后的 形面修正，這樣有利于鑲塊正確性，也使該形面加工比較容易。在模具調(diào)試階段，在該鑲塊底部墊上合 適厚度的鋼皮，根據(jù)沖制的零件狀態(tài)壓得過(guò)硬的部位略加修正即可。5、拉深一整形成形的凹坑外緣癟塘改善方案5.1 預(yù)沖孔凸模的處理拉深整形應(yīng)用于工藝性較差的凹坑形狀，凹坑凹模圓角的半徑由于涉及傷碎問(wèn)題而無(wú)法做得過(guò)小。中間預(yù)切孔位置也非常重要， 預(yù)切孔的 邊緣癟塘加深或變大， 因此在制作預(yù) 以便在調(diào)試時(shí)將預(yù)沖孔凸模調(diào)整到合改善以上缺陷除在拉深工序采取門(mén)把手凹坑相同的處理方法外， 預(yù)切位置過(guò)低易引起傷碎， 而位置過(guò)高則不利于凹坑的塑性成形， 沖孔凸模時(shí)應(yīng)考慮以上因素， 應(yīng)當(dāng)制作成可調(diào)節(jié)高度的沖孔凸模， 適

9、的高度。5.2 整形工序的處理整形工序也非常關(guān)鍵，有時(shí)拉深工序的凹坑外緣癟塘程度還可以接受， 到了整形工序就會(huì)程度加重， 這主要是整形時(shí)，凹坑外緣有向內(nèi)供料的材料拖拽現(xiàn)象， 因此防止凹坑外緣材料向內(nèi)拖拽是保持拉深成 果的主要任務(wù)。在模設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)工序在模具壓料板的壓緊力盡可能取上限值， 以使在凹坑外緣上部的 產(chǎn)生足夠的壓料力，以克服凹坑整形時(shí)外緣材料向內(nèi)供料的拉力不均產(chǎn)生的癟塘， 使整形部位的材料補(bǔ) 給盡可能由預(yù)沖孔部位提供， 同時(shí)為獲得足夠的壓料力， 壓料板在凹坑外緣上部的形面貼合率必須達(dá)到 90以上，而且貼合面程盡可能大，一般為凹坑口向外擴(kuò)散40MM-80MM 左右，為使該部位壓料板加工簡(jiǎn)便，也可以在該外制作一塊反向固定的鑲塊，完成加工后，在鑲塊的底部墊層適當(dāng)厚度的鋼皮，這 樣鑲塊部位的壓料力壓緊力可以通過(guò)所墊鋼皮的厚度輕緊獲得。6、結(jié)束語(yǔ)以上是我們實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中改善形面凹坑外緣癟塘的一些方法， 通過(guò)以上的方案處理， 雖不能完全 消除凹坑外緣癟塘，但可以得到