轿车门盖类包边常见缺陷及对策.docx

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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：

①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；②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；③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：

①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；②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；③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；④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。

1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）；②45°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：

①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；②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（0.1~0.3mm）。

产生原因：

①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δ，大于包边的标准厚度δ。

δ=（2δ1+δ2）+0.1+0.3（δ为包边标准厚度，δ1为外板板厚，δ2为内板板厚）。

只有达到厚度标准，才能满足包边后压死。

②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/1000≥120吨）。

③外板单件翻边后，Flange根部R角过小（R≤0.5mm），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

④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Δ=Τ-Τ*15%，Τ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

⑤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δ。

例如GPS1车型引擎盖前沿。

⑥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：

①把下模平衡块下面的垫片抽掉0.2~0.6mm，使正压刀与凸模之间的间隙达到包边的标准间隙即可。

②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。

③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0.5~0.65mm。

④针对第一种起皱，只需调整翻边刀块间隙，使间隙（间隙Δ=Τ-Τ*15%，Τ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

⑤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1~2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

⑥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δ3=δ-0.2mm（如图11）。

图11

4.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：

①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R≤10mm时，Flange高度为2.5~3.0mm；当R≥10mm时，翻边高度在3.0~3.5mm。

角部翻边及过度区见图12。

②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12-2

5.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：

①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。

②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：

①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。

②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。

③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：

①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。

②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。

③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2.0~5.0mm之间。

8.包边后开裂产生原因：

①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。

②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：

①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。

②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：

①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°。

②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、REINFINR连接构成的板材形式，INR侧（薄板部料厚Τ=0.65mm）和REINF侧（厚板部料厚Τ=1.4mm），包边厚度δ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：

①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°。

②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δ值，与较薄侧的δ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0.1~0.5mm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OverFlange（过翻边）。

特征线部位的OverFlange为0.1~0.2mm，一般部位的OverFlange为0.3~0.5mm。

（如果是用滚边机器人包边，特征线部位的OverFlange为0~0.1mm，一般部位的OverFlange为0.2mm）。

结论：

包边工序是汽车外观成形最后一个工序，直接影响整车外观品质。

包边质量缺陷通常是由预弯刀的进入方向和角度决定的。

关注预弯刀的完好状态，控制好预包边的质量，是保证总成外观质量的关键。

包边模的凸模磨损、冲压的内外板来件以及夹具定位等因素都会对包边外观质量和精度产生影响。

特别是内板的回弹和翘曲等冲压缺陷以及内板总成在焊接时变形量都要控制到最小。

因此制定包边模维修和调整的标准是相当困难的，要获得满足整车装配技术要求的包边产品，只有进行实际操作，不断积累实践经验，才能提高自己解决问题的能力。

（完）