启飞汽车

摘要
 
    冲压成形是金属板料零件成形的重要方法, 在汽车零件成形中被大量使用, 文中研究了汽车天窗轨道板的冲压成形工艺及与之相适应的模具结构, 通过对工艺的改进解决了零件外观表面的压痕问题, 同时改进了模具结构, 防止了零件成形时的侧滑, 满足了产品成形要求, 获得了高质量的成形表面。
 
一、汽车天窗轨道板冲压成形工艺
 
    汽车天窗是中高档汽车的标准配置, 天窗是指安装于汽车顶部、主体材料为玻璃的车身部件, 该部件有一部分能够由电机驱动, 并通过传动机构将天窗玻璃沿轨道板滑槽前后移动、倾斜启闭, 并且能停留在任意位置。天窗轨道板是天窗上重要的零件, 不但要求尺寸精度高, 而且, 因为是外观件, 其表面质量要求也高。天窗轨道板是通过金属板料冲压成形, 金属板料的牌号为SPC440, 该材料为汽车专用高强钢板, 抗拉强度大于440MPa, 板料料厚为1.4 mm, 其零件如图1所示。
    通过对汽车天窗轨道板零件的工艺分析, 确定其成形工序为:
    (1)落片。根据零件的展开形状外形, 将用于成形的料片从板料上分离, 如图2a所示。
    (2)成形1。成形出零件的U形截面形状, 由于截面的U形不对称, 为防止板料在成形时的侧向滑移, 所以在成形1工序, 先成形两侧壁等高的形状, 以平衡侧向力, 提高模具寿命, 如图2b所示。
    (3)成形2。将不等边U形较长的一边成形, 如图2c所示。
    (4)整形+冲孔。整出外形曲面, 冲零件上所用孔, 如图2d所示。
 

 
图1 天窗轨道板
 
图2 冲压零件工序图

 
二、冲压成形工艺中存在的问题
 
    采用上述冲压工艺生产的汽车天窗轨道板冲压成形的零件如图3所示。
 

 
图3 汽车天窗轨道板冲压成形零件

    从图3中可以看出, 在成形零件的表面存在明显的压痕, 这是因为零件在成形1和成形2中对较长的侧边进行了两次弯曲, 两次弯曲的交接处留下了明显的压痕, 影响了零件的外观质量, 无法到达图样上标注的“面轮廓公差0.1 mm;零件表面不能有明显的外观不良”的产品质量要求。
 
三、成形工艺及模具的改进
 
(1)改进R角

    零件采用两次弯曲成形, 但是由于两次弯曲中的R角过小, 所以在成形面上留下了明显的凹痕使产品的平面度变差。
    图4所示为未改善前的最初方案, 成形1时的R角为1mm, 产生的压痕明显。通过分析原因后得到的结论是由于成形的R角过小所致, 在第2次成形时无法把上一工序的凹痕挤平, 因此最终产品上压痕明显, 影响产品质量。确定的改进方案是把成形的R角加大, 让凹痕变缓些, 期望消除压痕。图5是改变R角的方案, R角为5 mm。
    完成改变R角的方案后进行了试模, 试模后发现零件成形后, 凹痕的深度发生了变化, 比之前的表面质量有所提高, 但仍然是表面不平整, 无法满足质量要求。
 

 
图4 最初方案
 
图5 改变R角的方案

(2)改进成形工艺及模具

    为消除零件表面凹痕, 通过研讨对零件的成形工艺做出较大的调整, 采用直接一次成形, 如图6所示, 同时在模具中加定位和压紧装置, 防止零件不等边成形时的侧滑和侧向力。同时, 把模具中托料芯弹簧力降低一半, 由原来的4个改为2个, 成形的凸凹模形状由原来的弧形改为平面, 这样成形的方式就发生了变化, 即板料是在接近平面时成形, 模具闭合后把产品底部的弧面压出, 如图7所示。考虑到这种成形方式回弹比较大, 所以预先设置了回弹量, 并增加了工艺防回弹压筋, 如图8所示。图9所示为最终试模得到的合格产品。
 

 
图6 一次成形
 
图7 模具结构的改进
 
图7 模具结构的改进
 
图8 防回弹压筋
 
图9 合格产品

 
四、结果
 
    通过对成形工艺和模具结构的改进, 彻底消除了成形零件表面上的凹痕, 产品平面度和尺寸公差达到了图样的要求。
 
作者：邵振江 姜立忠 胡鹏飞 高峰  来源：机械设计

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