基于数字化分析的翼子板与车灯平度优化方法

文/王鹏程，赵绍昕，陈清亮，牟少志，芦成龙·一汽-大众汽车有限公司

汽车翼子板部件形状复杂，表面质量要求高，在整车上与多种零件存在匹配关系。因此，翼子板冲压模具在汽车制造中是最难成形、尺寸问题最多的零部件。采用ATOS 扫描分析配合AutoForm 模拟的数字化方法，为我们解决翼子板模具问题提供了新的思路。以某车型翼子板为例，针对此车型翼子板与大灯匹配平度差的缺陷，采用数字化方法，利用ATOS 扫描及三坐标测量设备，分析确定造成翼子板尺寸偏差的工序及原因，通过AutoForm仿真寻求最优方案并对相应工序模具进行优化。最终完成对翼子板A 面尺寸优化，解决此车型翼子板与大灯平度差问题。

翼子板特点

翼子板是遮盖车轮的车身外板，因车身上该部件形状及位置似鸟翼而得名。在整车上，翼子板与大灯、前保险杠、车门、侧围、发动机盖、轮罩衬里等十几种零件存在间隙和平度的匹配关系，相邻零件的公差带要求在±0.5mm 以内，重点部位楔形量甚至需要控制在0.3mm 以内。众多零件搭配及在整车中的位置，决定了翼子板形状的复杂性。同时，翼子板为典型的外表面件，A 级曲面占绝大部分，对表面质量的要求非常高。形状与表面的高要求决定了模具成形工艺的高难度与复杂性。我公司所产车型的翼子板冲压模具一般由六序构成。通过六序模具的依次工作将完整的翼子板零件制作出来。每一款车型的翼子板模具都需要反复地调试、整改，从而在单件质量和生产效率上达到要求。

ATOS 扫描设备在冲压模具优化中的应用

图1 所示的ATOS 扫描设备，通过三维激光扫描技术可以快速准确地获取物体表面的三维数据，与接触式测量技术相比，光学测量设备可以快速扫描被测物的整个表面，并且没有任何盲区。在图像采集过程中，光源强大的LED 投影头通过释放蓝光，精确地将蓝色条纹图案投射在三维物体表面，完成产品的数据采集和三维逆向建模。

图1 ATOS 扫描设备

在模具维修中，可通过对零件表面与模具型面的扫描获取所需三维数据。将逆向获取的三维数据与产品数模进行比较，辨明尺寸偏差出现工序。针对偏差工序进行模具优化，达到质量提升的目的。

某车型翼子板与大灯匹配问题

某车型自投产以来，翼子板与大灯的平度一直存在波动(图2)，无法达到设计上的理想状态。整车设计要求此处位置翼子板与大灯平度需要达到(-0.4±0.5)mm，翼子板不能低于大灯0.9mm。实际生产中部分整车平度达到-1mm，超出公差带要求。通过测量大灯与翼子板零件，发现翼子板与大灯搭接位置型面低于产品数模0.5 ～1mm 不等，如图3 所示，加大了总装调装翼子板的难度。由于生产节拍的需求，在单节拍内部分车调整不到公差位置，需要将整车下线，然后针对此处进行精细调整，保证整车质量符合标准。这严重影响整车生产节奏，制约生产的产能。因此对翼子板型面的Y 向尺寸优化成为一个急需解决的问题。

图2 翼子板与大灯匹配

图3 翼子板尺寸

翼子板与大灯匹配处Y 向偏差分析

针对此翼子板的尺寸偏差，对翼子板的成形工艺进行分析。此翼子板成形共六序，如图4 所示。与大灯匹配位置的Y 向型面区域由OP20 拉延一次成形取得，后续经过对轮廓区域的修边、翻边等工序，最终得到成品零件。

图4 翼子板成形工序

当前三坐标测量设备只能测量成品零件，无法对各工序零件进行定量分析提供相关数据。为探明各模具工序对此处Y 向偏差的影响量，制定相应措施，对成形后的各个工序件进行ATOS 扫描，将扫描结果与成品件数模进行对比。图5 为各工序扫描对比结果。从扫描对比结果可以看出，OP20 拉延工序完成后即出现了明显的尺寸偏差。

图5 各工序扫描结果

方案制定与实施

综合扫描与模拟数据，制定两个更改方案。方案一：将OP20 拉延工序中与大灯匹配位置做局部隆起处理，利用AutoForm 软件模拟补偿量，将全工序模具补焊、机加工、研修。方案二：将后序翻边序中与大灯匹配位置做局部隆起处理，利用AutoForm 软件模拟补偿量，将翻边序模具补焊、研修。

对当前生产需求及模具状态进行评估，模具检修时间只有10 天，后续需要连续生产，供应焊装成品件，不能继续更改模具。查看拉延模具，如图6 所示，已经经过电镀处理，按照方案一更改需要将拉延模具进行整体脱镀，烧焊研修，周期较长，成本较高。在10 天内无法完成整体的模具调试工作，影响整车生产计划。综合评估后决定，按照方案二对翻边序模具进行更改，如图7 所示。

图6 OP20 拉延模具

图7 OP40 翻边模具

与大灯匹配存在缺陷区域主要集中在靠近虎口的半段内，此部分翻边工序主要集中在OP40。对OP40翻边模具进行烧焊研修，通过AutoForm 软件模拟出前端位置需要隆起0.8mm，成品零件在此处位置有0.4mm 的好转，表面质量没有明显的恶化，如图8所示。

图8 模拟及翻边断面图

结果验证

经过烧焊、研修及多轮次的调试，翻边序模具优化完成，如图9 所示。大线试生产，表面质量状态满足质量要求，经过三坐标测量，尺寸达到更改预期，Y 向尺寸偏差在公差范围内。

图9 更改后模具及测量报告

结束语

批量生产阶段，车身外覆盖件的A 面尺寸更改需要综合考虑表面质量、生产计划、风险、资源等因素。在各工序着色合格，拉延工序是造成尺寸偏差的主要原因时，通过更改翻边序将搭接面抬高，有效地降低了更改风险，缩短了更改周期，可作为类似问题的参考。