时间: 2024-11-13 01:48:35 |   作者: 模具制造

  从概念设计到成形实际制件，中间要经历多道环节，图2所示为常见的钣金件开发流程。门外板的初始数模是从油泥模型逆向获得，加上工艺面并光顺连接得到制件数模。门内板则是根据门窗形状和功能部件的安装需求，综合设计的制件数模。钣金数模是在制件数模的基础上，考虑车身焊接姿态和重力等因素的影响，生成的理想冲压件数模。

  车门一般是由拉深、修边冲孔、翻边整形等多道工序成形，经过各工序工艺设计的拆分后要进行可制造性分析。根据成形性和回弹分析的结果，对制件的回弹变形进行预变形补偿，生成各工序模具的模面基准数据。根据模具实际加工和调试经验可知，如果凸、凹模间隙均匀一致，则在每一轮研配时，都需要对全型面进行打磨和油光工作，不仅荒度时间，且高度依赖钳工的经验，还会使模具零件实际型面与数模发生较大的差别。为了突出核心功能，减少干涉与研配工作量，设计时会将凸、凹模闭合间隙区分强压和避空区域，再加上优化成形性所需的工艺补充面，生成模面加工数据。模具在投产之前，还要经过研配调试，再根据成形制件的测量值进行多轮整改，才能使制件达到钣金数模的状态。其中，设计回弹补偿、制作模面加工数据和模具零件研配是决定车门成形质量的核心环节，都属于模面管理范畴。

  冲压件在拉深后，因塑性变形不充分或存在弹性变形和残余应力，会导致其成形不足，通常称为回弹变形，具体确定塑性变形不足引起的尺寸偏差和弹性变形引起的角度偏差。在设计模面回弹补偿时，对于拉深成形不足的尺寸问题，要在拉深工序增加塑性变形来解决，不能更改模面造型来改变制件测量尺寸；对于角度回弹的问题，应进行角度补偿，不能改变造型深度去弥补。通过CAE回弹分析可知，不同的工艺方案、拉深力和工艺补充面都会影响制件的回弹结果，所以对不同制件必须具体问题具体分析。

  门外板是车身最主要的外观钣金件之一，需要在CAD设计和CAE分析中增加光顺性检查，如图3所示。因为门外板是浅拉深制件，常因塑性变形不足而导致刚性不足，实际制件出现塌陷缺陷，所以需对大曲面进行隆起补偿，如图4所示。大曲面一般不进行尺寸测量，主要检查表面上的质量，因此门外板的检具方案如图5所示，矩形小平面及箭头代表检具夹持点，主要约束其轮廓尺寸。在门外板型面补偿后，除了进行光顺性检查，还必须确保轮廓尺寸和特征线间距不能改变。由于钣金件必然存在曲面之间的拼接，需要人工用油石进行推顺，门外板及其模面与数模不一致。在门板轮廓和特征线间距正确的前提下，即使曲面造型与数模不一致，只要没有表面缺陷，对门总成就没有不利影响。

  门内板是典型的深拉深制件，也是车身结构最复杂的钣金件之一。车门内板是车门外板、安全加强件、内饰件、门锁和电器件的载体，其尺寸精度决定了这些部件的安装精度。门内板的尺寸偏差会影响车身焊接和总装节拍，甚至导致密封性和异响等问题，所以门内板回弹补偿必须以钣金数据尺寸为基准。图6所示为门内板检具方案，方形小平面及圆圈为夹持点密封面是门内板的测量基准，也是后工序模具定位的基准。因为该面拉深深度最深，也是结构刚性最强的型面，同时作为功能表面和外观面，一般不进行更改和打磨。

  在密封面主RPS点夹紧的情况下，对检具上门内板侧壁施加一定的侧向力，使侧壁复位到钣金数据定义的角度会产生3个影响：①咬边面Y向的法兰高度测量值会发生明显的变化；②法兰边的轮廓测量值也会相应变化；③窗框会产生非常明显的Y向形变。不同造型的门板、同一门板的不同位置，因为造型刚度和拉深刚度的不同，这些变化都是非线性。这也是门内板在调试研配中，反复整改不到位或整改后测量值与预期值偏差较大的根本原因。根据图1车门总成可知，在实际生产中即使门内板成形刚度不足，侧壁角度回弹较大，由于有结构加强件和碰撞加强件，焊接总成状态的门板不论是侧面与基准面的角度还是A、B柱的间距，都会被约束回到标准值。

  检具上使侧壁复位所需的侧向力远小于总成焊接夹具的约束力和加强件的焊接力。在设计补偿方案和制定改模方案时，要考虑在侧壁复位情况下的量值。主RPS夹紧且带重力的回弹变形如图7所示，无重力的自由回弹如图8所示。实际车门总成约束的是侧面间距，而非密封面。对比图7和图8的变形趋势，回弹补偿方案定为弥补窗框和三角孔的角度扭转，而量值则根据经验制定，最终的补偿方案如图9所示。

  为了突出核心功能，减少研配工作，模面加工数据会在回弹补偿后的基准数据基础上，增加强压和避空区域。模具加工验收、研配和调试整改，都会用到合模油，此处使用蓝油，对于理论合模状态会定义理论蓝油图。模具各道工序具体成形内容不同，理论蓝油图也不同。图10所示为车门内外板拉深工序的理论蓝油图，门外板着重保证特征棱线和门把手区域的表面上的质量，门内板着重安装匹配面的尺寸平面度。

  因为实际钣金件相对于数模存在板料厚度，模具凸、凹模的加工数据不同。门内外板拉深工序的型面加工数据如图11所示，凸模加工数据是钣金数据偏置一个料厚。门外板的凹模是在特征棱线和门把手两类重要外观面增加了强压区域，与理论蓝油图一致。门内板凹模就复杂得多，应该要依据不同功能面的尺寸优先级细分为多个等级。

  左、右门板是镜像制件，模面数据也是镜像，但实际成形的左、右门板的尺寸测量值和表面缺陷又不同，这是模具研配时的细微差异导致，不同于CAD数模受设计规范约束，具有精确性和可复现性。模具研配是依靠钳工的经验，结合实际蓝油情况和制件缺陷，对模面进行研磨，具有动态变化的特点。在研配中进行模面管理，对制件成形质量的可控性具备极其重大意义。车门内、外板因为造型和质量发展要求侧重的不同，研配时模面管理理念也不同。

  门外板最重要的是外观品质，通常用油石进行打磨检验。根据经验可知，第一道拉深工序的工序件检验结果较好，缺陷一般是工序件与后工序模具零件发生干涉或相对窜动导致。门外板模具在进行型面补偿时，全部工序都进行补偿，保证凸模型面一致。研配顺序从前向后，当前工序件与后工序模具发生干涉时，应该修配后工序模面，确保拉深成形后的制件外观面不被压伤，不产生二次形变。同时，门外板也有一定的尺寸要求，门外板结构刚性不足，不论是制件自重或检具的夹持力，都会对轮廓尺寸测量值产生一定的影响。不论是回弹补偿数据、模面加工数据的制作，还是模具调试整改，都要保证模具零件轮廓尺寸和特征棱线间距与钣金数模一致。当门板总成产生边缘表面上的质量缺陷或匹配尺寸偏差时，应尽量通过调整咬边工艺来优化，而非整改门外板模具。

  对于门内板模具零件，首先要保证制件的尺寸精度，目标是制件尺寸尽可能与钣金数据相同。其次，车门内板密封面、侧壁和窗框是外露面，对表面上的质量有较高的要求。在实际研配过程中，因为拉深开裂或起皱等原因，钳工会调整拉深筋和工艺补充面，甚至放大一些拉深圆角的半径，使实际制件的回弹与CAE分析有明显出入。因此，门内板模具只在拉深工序进行成形不足的补偿，在整形工序进行咬边面角度矫正，其余工序模面均为钣金数据状态。在研配过程中，当工序件与后工序模具零件发生干涉时，应该以后工序模具为准，修改调试前工序模具，使前工序件与后工序模面贴合。即使后续模具使制件产生一定的塑性形变，也是往有利方向进行，使制件越来越接近钣金数据。

  当咬边面和窗框尺寸测量值较差时，应先检查是不是由侧壁角度回弹引起。将侧壁复位后，如果门内板尺寸良好，则应通过调整拉深工序的拉深筋和工艺补充面，以提高制件的成形刚性。如果门内板尺寸不佳，应逐序排查工序件与模具零件干涉情况。即使不能完全解决尺寸问题，也要根据门板总成的尺寸测量值来判断要不要整改模面。当需要整改咬边面平面度时，应根据侧壁复位时的测量值制定整改量，不能改变匹配面的相对深度或线长度。

  模具合模状态的制件测量尺寸如图12所示，咬边面尺寸最大偏差达到2.3mm，整圈最大落差达到2.5mm。按模面管理思路进行去干涉和基础研配后，提升拉深成形性得到的制件尺寸如图13所示，咬边面尺寸最大偏差0.5mm以内，整圈最大落差1mm以内，满足公差要求。