特殊造型侧围外板加油口处冲压工艺分析

赵子海，缴 平，廖小刚，王 伟，王 健，江克洪

（浙江吉利汽车集团 制造工程（ME）中心，浙江 慈溪 315300）

0 引言

侧围外板是汽车车身最大、最复杂的外覆盖件，其外观面较多，加油口处更是消费者容易看到的外观面，其外观质量直接影响整车的外观感知。采用合理的冲压工艺及模具结构，再利用CAE软件进行辅助预测，可有效预防侧围冲压件加油口处产生的外观缺陷。

1 常见的侧围加油口处形状及工艺方案

1.1 常见的加油口处形状

一般加油口设计在比较平缓的A面上，深度一般为12 mm；孔尺寸公差较小，精度要求较高；顶部都是外观A面，顶部与加油口有间隙面差要求；侧壁拔模角度车身Y方向为3°～5°，加油口处典型形状如图1所示。

图1 加油口处典型形状

1.2 常见的加油口处冲压工艺方案

侧围加油口处典型的成形工艺为拉深（加油口处按照A面光顺连接）、预冲孔、整形、精冲孔4道工序，如图2所示。

有些企业成形侧围加油口处采用先预拉深一部分，再整形预冲孔、精冲孔3道工序的方案，此方案存在拉深时易产生A面缺陷。拉深产生的凹坑缺陷只能在整形工序消除，在下模加油口整形凹模对应A面缺陷处进行隆起，上模压料芯进行强压处理来优化，对钳工水平要求较高，且最终缺陷不易消除，缺陷如图3所示。

图2 侧围加油口处典型工艺方案

图3 侧围加油口处预拉深时产生凹坑缺陷

2 特殊造型加油口处冲压工艺方案

2.1 特殊造型加油口形状

图4所示是某车型的侧围外板，加油口在主腰线上下两侧，且主腰线处起伏较大，加油口侧壁相对车身Y方向存在拔模角，上部为20°，下部为3°，以保证整形过程中下模零件的强度。

图4 某车型侧围外板

2.2 特殊造型加油口处初始工艺方案及缺陷分析

特殊造型加油口处初始工艺方案为拉深（加油口处按照A面光顺连接）、预冲孔、整形、侧精冲孔4道工序完成。实际模具调试时，加油口处上部两角部靠近三角窗处，存在凹坑面品缺陷，如图5圆圈处所示，属于Audit打分B50不可接受缺陷，必须对缺陷问题进行分析及优化处理。

缺陷原因分析如下。

（1）加油口处拐角轮廓半径太小，且拐角轮廓为凹轮廓，整形过程为缺料整形。整形过程中材料流动不均匀，引起A面轻微变形，该零件初始时R为35 mm，经CAE分析对比和以往经验，此处拐角半径最小R为40 mm较合理。

（2）加油口上部拔模角20°，整形时整形刀块周圈做3°回弹补偿，补偿后上部侧壁与冲压方向夹角为17°，整形刀块初始接触板料，离压料芯远，刀块下行过程中，板料受到整形刀块的力，分解为向下和向侧壁的力，如果压料芯压料力不足或压料芯研合面较差时，都会造成材料失控，引起A面变形，如图6所示。

图5 侧围加油口区域凹坑缺陷

图6 加油口处整形产生缺陷原因

因零件结构已经定型，拐角半径无法更改，只能在冲压工艺和结构上进行优化，通过减小预冲孔的孔径10 mm，整形工序采用下凸模隆起和上压料芯强压的方案，经过持续优化后，此A面缺陷减轻到可接受范围。

2.3 特殊造型加油口处新工艺和结构处理措施

2.3.1 特殊造型加油口处的新工艺

新项目车型有一款与此造型相似的车型，如图7所示。新车型加油口处采用的新工艺为拉深（预拉深局部后工序无法修边处）、预冲孔（局部精冲）、整形（拔模角小的部位完全整形，拔模角大的部位只整形上R角）、侧整形（按照拔模角大的方向进行侧整）、精冲孔共5道工序完成，如图8和图9所示。增加侧整形的目的是为了侧整形方向与加油口侧壁平行整形，避免整形时A面产生缺陷，此工艺方案适用于侧围外板可以布置5～6道工序的企业。

图7 某相似车型侧围外板

图8 加油口处新工艺方案

2.3.2 新工艺做加工数据时的预防措施

图9 加油口处成形工序

加油口处拐角半径要求最小R=40 mm，加油口侧壁拔模角相对整形方向建议值为3°～5°，整形及侧整形时采用回弹补偿，加工数模设计侧壁与冲压方向平行，如图10所示。

图10 加油口处模具零件加工数据处理

加油口处压料芯与整形刀块间隙为0.3 mm，压料芯与上模座间需增加导柱和导板复合导向，以减轻整形刀块回程时的材料变形，如图11所示。

图11 加油口处压料芯与整形刀块间隙要求

加油口处压料芯局部增加镶件，镶件下加厚5 mm的垫片，便于强压研合，对应压料芯镶件下氮气缸尽量多布置，如图12所示。

按照上述加油口A面缺陷解决措施处理加工数据后进行CAE油石分析，结果如图13所示，采取措施后A面缺陷达到可接受的范围。

侧整形加油口模具结构如图14所示，下模采用斜楔结构，上模采用驱动块装在压料芯上的隐藏式斜楔。

图12 加油口处压料芯镶件处理

图13 CAE油石分析结果对比

按上述方案对模具结构进行处理后，加油口处表面质量得到较好的改善，油石检查及高亮油光照检查，Audit打分C10，达到质量要求，如图15所示。

图14 加油口处侧整形模结构

3 结束语

针对侧围外板加油口处进行冲压工艺分析和缺陷预防措施，根据零件不同的形状特点，采用不同的工艺方案，并在模具结构和加工数据阶段进行缺陷预防，提升了零件成形质量，缩短了模具开发周期和减少了开发成本。

图15 加油口处成形效果