轿车门盖类包边常见缺陷及对策

轿车门盖类包边常见缺陷及对策王 宗 甫东风裕隆汽车有限公司 冲压工艺室摘要：四门两盖是汽车车身外表开启件, 装配后要与周围零件保持均匀的间隙和良好的形状面差，以达到良好的互换性和较高的外观视觉效果。包边后零件出现的外观缺陷及尺寸变动 ( 尺寸缩进和尺寸胀出 ) 会直接影响零件外观及装配精度。本文简述了影响门盖包边外观和精度的主要因素 , 对门盖类包边缺陷原因进行了详细分析并提出了对策。关键词：预包边镶块、预弯角度、正压刀、磨损包边定义包边工艺是一种将内板扣合到外板里面，利用包边模具或者滚边机器人把外板的翻边预弯、压平，使内外板成为一个整体的制造工艺。包边的工艺方法1. 常见的包边类型及特点（1） 手动包边机 特点：a、适合于小批量生产及样车试制，通过更换包边头，可以实现多种产品的包边;b、一次性投入成本稍高，目前国内无供应商,需要进口设备;c、占地面积小。（2） 单一品种包边专机 特点：a、适合于批量单一品种生产，天窗顶盖，侧围后轮罩处包边多采用这种方案，驱动力可选择液压缸或伺服电机;b、成本较低;c、占地面积小（3） 机器人滚边专机 特点：a、适合于批量单一品种生产，也可配合换模台做多品种生产，在欧美较为普及，随着机器人本体价格降低，在国内也逐渐成为趋势，机器人的加入使搬运，涂胶等包边配套工艺达到了全自动化;b、一次性投入成本高;c、占地面积较大（4） 包边模具包边 特点：a、适合于大批量多品种生产，单机效率最高;b、包边质量最稳定;c、一次性投入成本高;d、占地面积大目前我司所使用的包边类型都是包边模具包边，根据我司的实际情况，本文主要介绍包边模具所产生的常见缺陷及对策。 包边模具包边主要是由液压机+包边模具+换模机构组合而成，比如我司焊装车间1#、2#、3#包边线。液压机是通用的，模具是专用的，通过液压机的一次行程，由模具完成零件的定位压紧45预弯90压平（如图1） 图 1包边时常见的外观缺陷原因及对策生产中常见的外观缺陷有：包不住、倒边、压不死、角不圆、圆角大、棱线外凸、定位孔变形、包边后开裂、棱线R大小不一致等问题。1） 包不住 包不住主要是指外板的翻边经过90的压平后，没有压到内板上面（如图2）。 图2产生原因：外板单件在翻边工序上的四周定位不够精确，外板落到凸模上时有活动量，在翻边时造成板件有少量偏移，导致此位置的Flange（翻边）高度过短；模具开发过程中，外板单件的包边面展开失误，导致修边线轮廓计算错度；内板拉延件经过剪边后，局部会产生反弹和扭曲，导致包边面过短；解决方案：首先对外板翻边工序四周的定位进行调整，确保翻边时外板不会移动。对调整后的外板单件进行测量，观察Flange高度是否满足要求；调整后的外板Flange高度如果仍不能满足要求，则需要扩大外板修边线轮廓；找出内板此位置的反弹量，重新对模具进行调整，确保内板反弹量在允许的公差内；如果反弹量不能够做到允许的公差范围内，则需要对应的扩大内板修边线轮廓。2. 倒边 倒边是指外板Flange经过45预弯及90压平后，翻边不但没有向里包住内板，反而是向外倒或者边重叠（如图3）。 图3-1 图 3-2 产生原因：倒边的前兆是翻边发生纵向弯曲。 与外板翻边角度有关。当夹角在105以上时，45包边镶块的作用力很容易使翻边发生纵向弯曲，即倒边（见图3）；45包边镶块的角度不对或形状不对，在45预弯完成后，翻边的角度远未到达45，在90压平时发生倒边。解决方法：当外板翻边角度超过105时，包边模的结构设计要特别注意相应结构；修正45包边镶块，使45包边后翻边角度到达或接近45。3. 压不死 压不死就是指包边后内外板之间的间隙大于规定间隙值（0.10.3mm）。产生原因：下模座上的平衡块（如图 4 ）过高，图4导致上模移动到压机下死点时正压刀与凸模之间的间隙，大于包边的标准厚度。=（21+2）+0.1+0.3 （为包边标准厚度，1 为外板板厚， 2为内板板厚）。只有达到厚度标准，才能满足包边后压死。包边用的液压机的吨位小于120吨（标准吨位T=翻边周长(单位为毫米)*25Kg/1000120吨）。外板单件翻边后，Flange根部R角过小（R0.5mm），预弯时从Flange根部开始变形（如图5），当正压刀在下压过程中，材料首先在Flange的根部聚集，使此位置先压死，但是由于聚料，导致Flange的端头位置上翘，与内板之间有间隙。图5外板单件Flange面上起皱。起皱原因分两种情况：a、外板翻边工序的上下模翻边刀块间隙过大（间隙=-*15%，为外板厚度），在翻边时，使材料聚集，产生起皱。b、外板单件拉延时，为了防止材料流动过快，凹模入口R设计过小，因R过小，材料产生了充分的塑形变形。使材料的强度和刚度增加了很多，翻边时导致Flange面不平整（如图6）。 图 6 -1 图6-2包边时局部产生材料聚集（如图7），聚集厚度大于包边的标准厚度。例如GPS1车型引擎盖前沿。包边过程中局部材料发生多次塑形变形例如GPS1引擎盖前挡玻璃侧，包边后，材料有轻微的回弹现象。引擎盖前挡玻璃侧的包边因法规的要求要包成水滴状（如图8），因水滴造型原因，材料经过45预弯、90包边过程中发生了多次塑料变形，材料强度和硬度都增加了很多，以至于包边后仍会产生回弹现象。 图 7 图 8 水滴状包边解决方法：把下模平衡块下面的垫片抽掉0.20.6mm，使正压刀与凸模之间的间隙达到包边的标准间隙即可。观察液压机操作面板，如果上面显示的吨位小于120T，需要调节液压机进油阀，增加进油量，使压机吨位达到120T以上。对外板翻边工序的凸模型面边沿进行R倒角，使翻边后的外板Flange根部的内侧R值为0.50.65mm。针对第一种起皱，只需调整翻边刀块间隙，使间隙（间隙=-*15%，为外板厚度）在标准范围内即可；针对第二种情况的起皱，需要增大拉延工序凹模入口R值，使其翻边后，Flange不会因为拉延工序时的塑形变形而不平整（如图9）。 图 9 -1 图 9 -2针对包边过程中易产生聚料的现象，最常见的解决方法就是在聚料部位沿着X-Z平面对称的开12个豁口，在包边过程中使料往缺口部位走，不至于产生聚料，（如图10）GPS1引盖前沿）。图 10对产生多次塑形变形部位的正压刀进行补焊、研配，使上模移动到下死点时，正压刀与凸模之间的间隙3=-0.2mm（如图11）。图 114. 角不圆 角不圆是指门盖中的几处圆角在包边后不圆滑。产生原因：角部是圆弧面，预弯刀推倒角部而产生聚料，叠在一起，料多了就往外挤，造成角部变形而影响产品品质。解决方法：外板角部翻边高度的控制。角部的翻边高度依R的大小而不同，当R10mm时，Flange高度为2.53.0mm；当R10mm时，翻边高度在3.03.5mm。角部翻边及过度区见图12。把叠料部位对应的上模正压刀型面降低，使正压刀下压过程中叠料部位不再受力，便可改善角部叠料往外挤的问题。图12-1图12-25. 圆角大 圆角大是指包边后边缘出现圆弧塌角状。产生原因：45包边镶块角度不对。当45预弯刀块与外板翻边初始接触时，产生了水平或者斜向上的力（如图13），在这个力的作用下，外板向上弯曲（外板受力状态及相应的CAE分析状态如图14），形成外板边缘的圆弧塌角状态（正常状态的受力分析及CAE分析状态如图15、16） 图13-1图 13 -2图 14图 15图 16解决方法：修正预弯刀块角度，使其尽可能为45。 6. 棱线外凸 棱线外凸主要是指外板上两条特征线部位，包边后外凸。特征线之间的直线段有内凹现象（如图17）。产生原因：特征线及特征线之间的直线段在预弯时，直线段先接触预弯刀，导致材料向两端的特征线部位流动，使特征线部位的材料过多，包边后，导致特征线有外凸现象，同时因为直线段预弯角度过小，正压刀在压平过程中有内卷现象。解决方法：在预弯刀上对应的特征线部位进行补焊、研配，对直线段进行打磨，预弯时让两端的特征线区域先接触，直线段后接触，使料向中间流动。在外板单件特征线部位的修边工序，上在特征线上进行开小豁口，在预弯时，使直线段的料无法向特征线部位流动即可。7. 定位孔变形 定位孔变形是指包边后起导正和精度定位的销子把定位孔搞变形。产生原因：预弯角度过大（45）或者过小（45）时，外板在包边过程中发生窜动，导致局部内外板之间没有间隙（正常情况下内外板之间的标准间隙为2.0mm），定位销的导正作用失效，从而使孔变形。内外板之间的间隙过小，定位销在导正过程中因局部干涉失去导正作用，从而使孔变形。压料板上压爪局部与内板之间的间隙过小（2.0mm），定位销在导正过程中因压爪与内板干涉失去导正作用，从而使孔变形。解决方法：调整预弯刀角度，使其达到或者接近45，同时增加压料力，确保包边过程中外板不发生窜动。在确保总成尺寸精度合格的情况下，调整外板局部轮廓或者内板剪边，使内外板之间的间隙达到标准的2.0mm。对压爪与内板之间的间隙进行排查，确保压爪与内板之间的间隙在2.05.0mm之间。8. 包边后开裂 产生原因：外板单件修边工序上下模修边刀口间隙过大，修边时外板不是直接剪断而是撕裂断，导致Flange边缘存在尖而硬的毛刺，当预弯时，在毛刺处产生应力集中，从而使Flange开裂。外板单件翻边工序间隙过小，同时翻边工序凸模R过小，在翻边时，翻边力大于板料的塑形变形力，在Flange的根部产生隐裂或者暗伤。在预弯时，会在隐裂和暗伤位置产生应力集中，从而发生开裂。解决方法：调整修边模具刀块，使外板能够正常的被剪断，而不生成毛刺。调整翻边间隙及增大凸模R值，使翻边力小于材料的塑形变形力。在Flange的根部不产生隐裂和暗伤。9. 棱线R大小不一致 主要是指包边后门总成外板四周的R大小不一致。产生原因：外板四周Flange根部R大小不一致，预弯后，局部预弯角度大于或者小于45。根据车体要求高强度化并且轻量化、轻便原材料应该被采用，INR、REINF INR连接构成的板材形式，INR侧（薄板部 料厚=0.65mm）和REINF侧（厚板部 料厚=1.4mm），包边厚度值不同，导致棱线R不一致（如图 18 ）图 18- 1图 18-2图 18-3解决方法：调整外板翻边凸模R值，使其四周Flange根部R尽量一致，同时调整预弯刀角度，使其达到或者接近45度。在REINF的一侧所对应的正压刀上做一个台阶（如图 19），使其包边后的值，与较薄侧的值一样（如图 *）。图 19-1图 19 -2包边中的材料蠕变所谓材料蠕变是指外板在包边过程中，因材料塑形变形的原因使四周轮廓尺寸发生变化，通常是变小（如图 20）。这个变化量一般在0.10.5mm之间，依据外板的材质、翻边R的大小、R处材料变形程度、受力方向、包边方式（机器人滚边还是包边模具包边）等不同而不同。图 20 为了对应材料蠕变，在做外板单件工艺图时，在翻边工序，对外板的轮廓向外做Over Flange （过翻边）。特征线部位的Over Flange为0.10.2mm，一般部位的Over Flange为0.30.5mm。（如果是用滚边机器人包边，特征线部位的Over Flange为00.1mm，一般部位的Over Flange为0.2mm）。 结论：