本文摘選自《模具工業》2018年第3期
作者：李曉超，張建偉，李碩
（長城汽車股份有限公司、石家莊信息工程職業學院）
隨著汽車工業的快速發展，消費者對於汽車的要求逐漸提升，消費者的需求不再局限於汽車的性能，開始更注重汽車的外觀、內飾和安全配置。為滿足顧客的個性化需求，在整車研發過程中外覆蓋件的精細感知評價成為表面質量提升的重點，精美的稜線、流線型整車外觀在受到人們喜愛的同時也增加了外覆蓋件的成形難度。
在使用衝模生產的過程中，外覆蓋件表面質量的缺陷長期困擾著整車製造企業，如後門外板輪弧滑移線位於車身50cm以上區域，顧客能直觀地看到汽車表面的缺陷，所以整車製造企業不允許此區域有表面質量缺陷。
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後門外板輪弧滑移線問題
圖1 後門外板輪弧滑移線
後門外板滑移線位於後門輪弧部位，如圖1所示，用150mm長油石條在製件外表面打磨確認，表現為輪弧型面一條線狀稜線。
圖2 後門外板背面滑移線
目視製件背面，輪弧面上存在從輪弧稜線開始的帶狀痕跡，如圖2箭頭所示處。
圖3 後門外板滑移線光影
經過電泳、噴漆後在整車外觀可見，輪弧面接近稜線部位光影出現錯位，如圖3所示，且沿整個輪弧稜線呈帶狀分布，屬於不可接受的表面質量缺陷。
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滑移線形成原因
滑移線也稱為稜線滑移，是製件成形初期或成形過程中板料接觸凸模圓角後留在製件上的痕跡。其產生主要是由於拉深筋控制板料金屬流動不均勻和成形過程中板料與凸模稜線圓角接觸的緣故。在問題確認的過程中應注意辨別和區分滑移線和衝擊線，兩者同為稜線滑移，都發生在成形初期或成形過程中，但衝擊線是凹模圓角接觸板料留在製件上的痕跡。
圖4 輪弧造型
輪弧稜線圓角半徑R=12.5mm，如圖4所示，比後門把手處主稜線R6mm輪弧稜線平緩，輪弧面與型面夾角160°，外覆蓋件的造型設計相對平緩，有利於減少滑移痕跡。
圖5 拉深工藝
為避免後門把手處主稜線部位滑移問題，OP10衝壓方向設置以後門把手、主稜線接近法向為準，如圖5所示，與此同時也加重了後門外板輪弧稜線滑移和裙線滑移的風險。為保證拉深充分和提高材料利用率，後門外板拉深筋採用鎖料筋，且輪弧稜線部位距離工藝補充面和拉深筋較近，拉深過程中輪弧工藝補充面開始成形，外側板料受鎖料筋控制無法移動，輪弧板料上部因受力而移動，從輪弧稜線部位向輪弧外側移動產生滑移。
圖6 壓料面閉合
圖7 閉合到底前40 mm
通過現場確認模具調試並分次閉合到底，板料在壓料面閉合剛接觸凸模時與輪弧稜線接觸，如圖6所示，在閉合到底前40mm時輪弧開始產生滑移（見圖7），即初期成形時產生稜線滑移，伴隨模具閉合到底製件成形到位，輪弧稜線滑移距離為15mm。
圖8 AutoForm成形過程截面示意圖
AutoForm成形模擬分析製件成形過程與現場模具成形過程一致，成形初期到模具閉合到底，板料一直與輪弧稜線接觸，如圖8所示。
圖9 調整參數前的滑移線判定
在分析結果中利用滑移判定功能，按一般標準將Radius設置為3000%、Pressure設置為1%（即圓角值小於料厚30倍，板料的實時接觸應力超過抗拉強度1%）。判定滑移結果為無滑移問題，如圖9所示，AutoForm分析結果與現場實際不一致。為驗證分析結果與現場狀態的一致性，將AutoForm滑移判定界面中Radius設置為5000%、Pressure設置為0.5%，輪弧部位出現明顯稜線滑移，如圖10所示。
圖10 調整參數後的滑移線判定
雖然通過放大料厚倍數和材料接觸應力才出現滑移問題，但是可以通過設定同樣的數據值來驗證整改方案，即設定同樣的參數驗證整改後的方案，以確定滑移問題消除或改善整改方案的可行性，避免整改方案無效帶來製造成本增加的風險。
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滑移線解決方案
通過對製件的成形過程進行分析可以確定，後門外板輪弧滑移線的形成雖與鎖料筋和輪弧工藝補充面成形有直接關係，但主要原因是成形過程中板料與凸模稜線一直接觸，所以通過改變板料與凸模輪弧稜線的接觸時間以減少或消除滑移線。
從AutoForm成形過程中截面圖可以發現，板料在輪弧和壓料面之間，輪弧稜線是支點，凹模刃口圓角是向下的拖拽點，輪弧工藝補充部位缺少工藝補充來支撐板料，不能減少板料對輪弧稜線圓角的壓力和接觸時間。
為驗證臨時整改方案的實際效果，在拉深凸模輪弧工藝補充部位粘貼彈性聚酯塊，在成形過程起支撐板料的作用，同時利用聚酯塊受力壓縮變形的特性避免了模具閉合過程中損壞模具零件。
圖11 臨時驗證方案聚酯塊
圖12 驗證過程
驗證時，需要注意抬高模具閉合高度，以防止模具直接閉合到底而損壞模具。按分次閉合模具驗證效果選取聚酯塊高度為45mm，如圖11所示，模具分次閉合至閉合到底前20mm時撤出聚酯塊，如圖12所示。在模具閉合至到底前20mm時板料受聚酯塊支撐，板料雖與輪弧稜線接觸但聚酯塊減少了板料對輪弧稜線圓角的壓力和接觸時間，經確認此時無滑移問題產生。撤出聚酯塊模具一次閉合到底，輪弧滑移線明顯減少。
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實施整改方案
後門外板輪弧部位增加高度為36mm的工藝補充，高度值的選取以板料在輪弧稜線上部型面至工藝補充造型頂點的直線（板料）不與輪弧稜線圓角接觸為準，以保證成形過程中工藝補充造型能夠支撐板料，防止接觸輪弧稜線圓角，工藝補充造型與後門外板輪弧隨形設計如圖13所示。
（a）工藝補充造型
（b）工藝補充高度值選取
圖13 整改後輪弧工藝補充
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整改後效果驗證
圖14 整改後AutoForm分析結果
圖15 整改後製件表面質量
後門外板成形工藝數值模擬更改完成後進行AutoForm分析，滑移判定界面中Radius設置為5000%、Pressure設置為0.5%，輪弧部位稜線滑移消除，如圖14所示。根據實施整改方案進行模具調試生產製件，輪弧部位滑移線消除，如圖15所示，後門外板拉深件輪弧部位背面無帶狀滑移線。
微信編輯：野牛
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