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采用激光焊的行李箱外板上段冲压工艺研究  摘 要：行李箱外板上段与下段采用激光焊结构，对成形制件搭接边的表面质量及尺寸精度要求较高，由于翻边深度较深，翻边时产生坑包波浪且回弹严重，针对翻边后回弹及表面质量缺陷等问题，从制件结构及工艺设计两方面进行优化，提高成形制件尺寸精度及面品质量，缩短模具调试、整改周期，降低整车制造成本，提高市场竞争力 关键词:行李箱外板；表面质量；压料翻边；毛刺；激光焊； 引 言：近年来，随着汽车行业在中国的快速发展，特别是国外汽车公司不断进入中国市场，使得汽车行业的竞争越来越激烈，这将导致消费者的消费观念越来越成熟，对汽车产品质量的要求也越来越高，其中，汽车的外观质量是一个非常重要的方面汽车生产厂商为了在激烈的市场竞争中立于不败之地，对模具厂家提出了更高的要求由于受到设备及成本限制，模具结构也相应趋于复杂化，以实现低成本下的高质量、高效益产出各种斜楔、吊楔、开花斜楔、旋转凸轮机构等被广泛应用在冲压模具中 1 行李箱外板上段结构及几何尺寸公差要求 行李箱外板结构如图 1 所示，上、下段采用激光焊工艺，采用激光焊工艺对成形制件的尺寸精度要求比点焊工艺高，如图1(a）所示，l～m 区域为行李箱外板上下段搭接处，当长度 L≤300 mm 时，平行差为 0.3 mm，当长度 L>300 mm，平行差为 0.5。

行李箱外板上段与下段搭接位置的翻边高度一般为60～70mm，如图 1(b）所示，上、下段搭边值≥10 mm，如图1(c）所示  2 冲压工艺 传统成形工艺采用 6 道工序：(1)拉深→(2)修边、冲孔→(3)翻边、侧修边→(4)翻边→(5)侧整形→(6)侧修边 2.1 表面质量缺陷及解决措施 行李箱外板上段成形过程中产生的表面质量缺陷主要为翻边波浪、修边毛刺以及冲击线翻边波浪问题及解决方法由于受造型限制，行李箱外板上段为多料翻边，翻边过程中会产生翻边波浪，在工艺设计时，采用压料翻边，即翻边时用上、下压料板夹料翻边，能解决翻边波浪问题但由于夹料翻边过程中，板料会产生塑性变形，导致轮廓附近出现翘曲变形，无法保证成形制件尺寸精度的要求，而且后期现场调试阶段，只能通过调整翻边间隙的方法进行优化，无法彻底消除翘曲变形翻边工序前进行粗修边，翻边后再精修到位，目的是将修边高度增高，夹料翻边时使侧翘曲变形区域在修边线之外，保证了成形制件的精度，缩短了整改周期行李箱外板上段翻边高度一般为60～70 mm，为保证成形制件的刚性，在翻边面设计沉台，但是在成形过程中由于材料流动不均匀，相应位置表面及与行李箱外板下段搭接面位置会产生坑包波浪，导致尺寸精度难以保证。

制件设计阶段对沉台的深度、形状等提出以下要求：(1)沉台最外侧需要设计一个台阶，避免材料流动不均匀产生表面质量缺陷；(2)沉台深度≤3 mm;(3)过渡区必须平缓均匀过渡，避免过渡急剧产生表面质量缺陷；(4)沉台外轮廓距离制件 A 面直线段距离≥10 mm，避免压不住料导致 A 面产生表面质量缺陷5）修边毛刺问题及解决方法采用传统成形工艺方案时，前、后工序冲压方向必须一致，精修边只能采用勾修，导致修边毛刺集中在成形制件外表面，即与行李箱外板下段搭接表面，为保证激光焊质量，需进行手工修件，浪费人力和物力针对出现的问题，通过改变前后工序冲压方向，精修工序的冲压方向相对于拉深工序绕 X 轴旋转 46°，采用侧修工艺方案代替原来的勾修工艺方案，使修边毛刺分布在成形制件内表面，保证了行李箱外板上段与下段的搭接位置的精度要求，满足激光焊对成形制件的精度要求6）冲击线问题及解决方案冲击线是成形过程中板料通过凸圆角向内流入产生的痕迹，为保证成形制件表面质量，避免多料翻边产生的回弹及翻边波浪等表面缺陷，工艺补充设计时尽量减少后工序翻边整形量，拔模角与冲压方向的夹角一般为3°左右，同时为保证修边，此处拉深深度较深，成形过程中板料流入量较大，冲击线易进入 A 面。

为避免冲击线不进入 A 面，工艺设计阶段，此处的工艺补充需要增加一个二层台阶，目的是控制板料的流入，且台阶距离 A 面尽量等深，既确保冲击线不进入 A 面，又解决了因材料流动不均匀导致 A 面出现波浪的问题，提高成形制件的表面质量 2.2 模具结构设计关键问题 (1）精准定位行李箱外板上段形状主要是V 形，前、后方向靠形状定位，当修边、冲孔后，左、右方向无法靠形状定位，因此在修边、冲孔工序设计三角定位孔，用于翻边、侧修边的定位从工序(3)到工序(4)冲压方向需要旋转46°，由于成形制件的自重，仅靠形状定位无法实现，设计边定位的同时，增加 2 个托料块2）侧整形工序受空间限制，不能采用推拉器，只能采用旋转器在工艺设计阶段，考虑退料的同时还需要考虑模具零件强度，最薄位置厚度≥10mm 3 新工艺优缺点 改进后的成形工艺与传统工艺相比的优点：(1)翻边工序采用正翻边，模具结构简单，模具零件强度高，(2)压料翻边后采用侧修边，修边产生的毛刺仅在成形制件内表面，不影响激光焊搭接面，满足成形制件精度要求，而传统工艺为满足精度要求，也可以增加精修，但是只能采用勾修，在制件轮廓表面会留有毛刺，需要人工打磨后方可使用。

缺点：改进后的成形工艺前、后工序存在转角问题，对量产节拍有一定影响，且要求设备具有前、后工序转角功能，而传统工艺方案前、后工序不需要转角激光拼焊板是指将具有不同的厚度、材料性能或表面涂层的板料，采用焊接的方式拼焊在一起而组成一 种新型复 合材料，可以满足零件不同部位对板料性能差异化的需求采用激光拼焊板技术可以减少车身冲压件的数量，简化工装设备及制造工艺，在不影响车身强度的前提下有效降低整车的制造成本、物流成本、整车质量、焊点数量、油耗和废品率等，同时提升车辆的碰撞能力、冲压成形率、抗腐蚀能力及环保性此外采用激光拼焊技术的车身设计，可以增强铰链等装配区域的整体刚性，降低整车的配合公差随着激光拼焊技术与冲压工艺的发展，激光拼焊板在汽车覆盖件生产领域得到了广泛应用受限于企业经济发展水平及模具设计制造精度的制约，拼焊板冲压成形过程中焊缝易出现开裂，严重降低制件成形质量并增加企业制造成本，该问题已成为各模具制造企业及主机厂共同面临的问题因此需要对激光拼焊板成形开裂问题进行分析并制定有效的整改措施现以某车型前门内板为载体，从板料材质及成形过程焊缝两侧金属流动的角度分析焊缝开裂的失效机理，在此基础上提出调整局部进料阻力以平衡焊缝两侧金属流动的优化方案，并进行实际生产验证，以期为激光拼焊板的应用及汽车覆盖件冲模的设计提供借鉴。

总 结： 行李箱外板下段搭接边采用压料正翻边、侧整形、侧修边等工序成形，保证了成形制件尺寸精度及表面质量，虽然前、后工序需要转角，但是模具结构简单，能保证模具零件强度，同时避免勾修导致成形制件毛刺的问题 参考文献 [1]陈 科. 王冀军. 汽车覆盖件弧线翻边回弹原理及控制[J].模具工业,2019,45(1):37-41. [2]张海洲. 崔礼春. 余冰定某侧围外板冲击线的优化方案[J]锻压技术,2019,44(1):43-47. [3]李凤仙. 汽车覆盖件冲击线的 CAE 识别方法及解决对策[J].模具工业,2016,42(1):6-8,13. [4]陈炜. 杨继昌. 林忠钦. 拼焊板在车身覆盖件制造中的应用[J]汽车工程，2003, 25 (1) :82-87. [5]朱潜军. 汽车激光拼焊门内板焊缝问题分析[J].硅谷，2013 (14) :136-137. [6]陈炜. 吴毅明. 吕 盾. 等差厚激光拼焊板[门内板的成形性研究[J]中国机械工程，2006 (11) :1118-1190. 。