余肉补充技术在侧围外板上的应用

作者： 娄源发，杨洁

冲压是汽车制造的第一道工序，覆盖件的制造更是汽车车身制造的关键环节。侧围外板是典型的外覆盖件，通过采用余肉补充技术可以消除侧围外板的生产缺陷，提高零件的质量。余肉可以弥补产品工艺性的不足，提高产品的质量及尺寸精度，减少废品率，提高零件刚度并减少回弹，保证模具结构的优化，改善模具的状态，增加模具的寿命，保证冲压生产的连续性和稳定性。

在大多数板材冲压成形过程中，强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能。在模具与板料动态接触过程中，存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉，回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。在冲压工艺设计中，通过采用余肉技术来控制材料的流动，解决拉延中制件开裂、变化急剧部位的起皱、刚性不足、回弹及翘曲等问题。

侧围外板问题点分析

在生产中发现侧围外板中柱上框部位严重变形（图1），每次生产过程中都需停机在线调试模具才能勉强能满足生产要求（表1）。在线调试中发现，只有通过微调模具投料位置线和局部平衡块的调整才可以勉强保证生产要求。此方法生产稳定性较差，通常会导致零件出现隐裂、开裂现象。

图1 零件缺陷部位

表1 调整位置与结论

统计了3 个月的生产数据，侧围一次下线合格率在90% 左右，返修率达到10%。每批次生产1500 件，需要调试模具3 ～ 5 次，每次5 ～ 10 分钟，累计每批次调模时间约为40 分钟。严重影响冲压件的一次下线合格率，后续反馈意见较多，生产效率难以得到保证。

通过CAE 分析，发现从板料与压料板接触开始就出现聚料现象，距离模具到底80mm 时，表面聚料、起皱现象严重，如图2 所示。继续下压拉深，距离模具到底20 ～ 5mm 时，聚料部位略微撑开，起皱有所减轻，但是表面依然有褶皱，如图3 所示。结合CAE成形工艺的分析，如果以上问题点要彻底解决，需要改动模具现有结构，才能提高模具生产的稳定性。

图2 表面聚料、起皱

图3 表面褶皱

改善方案设计

通过工艺分析，对侧围拉延模增加拉深余肉技术，追加反拉深成形结构，调节材料局部的拉深塑性，降低变形区域，从而更加有效的控制锁模力，可以防止和避免OP20 ～ OP40 的过程排布服役性能，通过增设新的走料工艺，确保变形部位材料得以充分拉深，来保证零件品质。

针对变形量和成形趋势的分析，必须在OP10 拉延模具上模增设新的阻料工艺，分析结果见表2，工艺改善目标如图4 所示。

表2 工艺补充尺寸与零件表观

图4 工艺改善的目标

通过CAE 成形性分析（图5）可以得出，工艺上在中柱上部位置增加R5 的沉台，10mm 范围内与周围过渡做顺，此方法可以增加板料的拉深塑性，表面褶皱可以消除。

图5 CAE 成形性分析

⑴变形部位焊接阻料凸筋（图6），确保变形部位材料得以充分拉深，来保证零件品质。

⑵修整微调前后门洞部位，平衡块研配调整后表面镀铬（图7），控制中柱上框变形部位进料速度。

⑶采用GM241 母材焊条焊接，可以充分提高母材连接性能，同时可以提高模具材料硬度，杜绝生产过程中模具拉毛导致的零件开裂现象。

经过在线生产过程中的几轮调试，在OP10 拉深模具变形部位焊接阻料凸筋，通过拉深余肉技术，改变拉深走料最后的反拉深作用，从而控制了零件表面褶皱变形问题的出现。此方法效果较为明显，从根本上解决了零件表面变形的问题。

图6 模具表面焊接阻料凸筋

图7 模具研配后表面镀铬

结束语

在模具压料面上做凸筋余肉，可以使凸模在拉延后期吸收皱纹，避免波纹带进产品，利用筋的形状、宽度和高度的变化来控制材料的流动速度和流动量，可以较好的调整侧围模具的状态，保证零件的质量。

——本文选自《锻造与冲压》2018年第24期