天窗顶盖支架包覆螺母板新工艺研究

文/罗洪松，郑雄，朱汉强，朱刚，陈孟林，邓利阳，龙曲波·东风（武汉）实业有限公司

天窗顶盖支架包覆螺母板新工艺研究

文/罗洪松，郑雄，朱汉强，朱刚，陈孟林，邓利阳，龙曲波·东风（武汉）实业有限公司

天窗顶盖支架零件包覆螺母板活动量是影响装配的重要因素，装配需求螺母板在天窗顶盖支架内部活动时，螺母板的内径必须与顶盖天窗上、下、左、右四周相切。采用传统翻边工艺无法满足要求，尺寸超差严重，给装配带来极大困难。使用新工艺进行翻边后，螺母板内径与天窗顶盖支架契合性能良好，彻底解决了零件无法相切的问题，装配性能良好，为以后解决类似问题提供了宝贵经验。

随着汽车行业的高速发展，汽车零件日新月异，零件的外形层出不穷，导致零件在装配时需要更加灵活多变的装配方法，装配方式的优良性将直接决定总成零件的质量和装配效率。

汽车零部件中绝大部分是使用冲压件装配拼焊而成，由于汽车零部件的复杂性，导致装配时会遇到各种问题。冲压工艺直接决定了零件质量的好坏，而零件质量的好坏又直接决定了后期的装配效率。这就给冲压技术人员提出了更高的要求，需要在变化中探索新的冲压工艺，提供更加有效的工艺方案，解决装配问题，提升装车效率。

研究背景

顶盖天窗支架包覆螺母板的零件是我公司承接神龙公司A94项目中的重要零件，该零件位于顶盖与侧围区域，主要起连接支撑作用。由于零件在包覆螺母板的过程中，无法利用有效的压料型面，致使零件在翻边变形时无法按照预期变形，导致尺寸超差，螺母板在支架内活动量不够，其内径无法与支架上、下、左、右四周相切，给装配装车带来极大的困难，严重影响零件交付进度。本次研究的主要目的是如何利用新翻边工艺消除该零件尺寸超差情况。

原冲压工艺方案

承接该项目后，采用传统冲压工艺方案制造该零件，其工艺方案为：落料冲孔→翻边成形→冲孔翻边→翻边包覆螺母板，如图1所示。

原冲压工艺方案使用传统的翻边工序，通过两次翻边包覆螺母板后，发现支架在覆盖螺母板过程中由于翻边区域无有效压料导致尺寸超差，无法装配装车，其超差情况如图2所示。

从图2中可以看出翻边存在严重圆角，该圆角直接导致支架内空间减小，螺母板在支架内活动量不足，进而使得螺母板内径无法与支架上、下、左、右四周相切，造成尺寸超差，影响装车。

图1 原冲压工艺方案

图2 尺寸超差情况

原因分析

该项目设计要求螺母板内径在天窗支架内活动，满足螺母板内径与天窗支架上、下、左、右四周全部相切，以满足装配要求。设计要求如图3所示。

图3 设计要求

图4 为设计要求与实际翻边后的截面示意图，其中红色部分为实际翻边后零件的翻边情况，蓝色部分为设计要求的翻边情况。通过红色轮廓与蓝色轮廓对比可以很清楚的看出实际翻边情况与设计要求存在很大偏移。

图4 设计要求与实际翻边后的截面示意

通过对原工艺方案进行分析，发现在OP40工序翻边包覆螺母板过程中无法利用有效的压料型面，导致零件翻边变形无法控制，翻边后零件会产生严重圆角，减小支架内螺母板的活动空间，从而导致尺寸超差，如图5所示。由于零件的特殊性，无法利用传统的压料型面，给零件生产带来了极大困扰，如何有效解决这一问题是研究的重点。

图5 超差原因分析

试验方案

通过以上分析可知，此问题产生的根本原因在于无法利用有效的压料面，所以必须采用新的方法替代压料面，起到控制翻边变形的效果。经过不断的研究试验，最终总结出一套最优的方案解决这一问题，解决方法如下。

调整工艺方案

优化原有的工艺方案，OP20成形工序中增加预切，成形预切工序工艺简图如图6所示。天窗顶盖支架料厚为1.2mm，在翻边折弯的位置先切一道凹痕，印痕的宽度约为2mm，深度为0.45～0.6mm，如图7所示。通过预切的凹痕可以替代压料面的效果，在翻边过程中保证走料按照压印区域进行折弯，让零件在翻边包覆螺母板时按照预想的方向变形，满足螺母板在支架内的活动空间，使螺母板内径与支架上、下、左、右四周相切，从而保证零件翻边尺寸满足设计要求。

图6 OP20成形预切工序工艺简图

图7 预切凹痕位置

OP30工序对冲孔翻边角度及位置进行相应调整，如图8所示，并且注意翻边间隙的调整；因为零件前序进行了预切，如翻边镶块间隙过紧会导致预切边拉断。

图8 OP30冲孔翻边

对OP40工序翻边镶块包覆螺母板进行调整，调整的目的是为了使零件在翻边过程中按照压印区域进行折弯，减小或消除圆角。OP40工序调整后的工艺简图如图9所示。

图9 OP40翻边包覆螺母板工序工艺简图

调整模具结构

由于工艺方案进行了调整，模具也需做出相应调整。通过重点调整OP20/OP40工序模具，在OP20模具翻边包螺母板区域增加预切镶块。在试验过程中，预切印痕位置和大小必须满足特定要求才能使支架内部空间充足。总结经验，发现不能在模具中增加固定镶块，镶块必须为可拆活块，便于在后序试验过程中对镶块进行修改，同时方便在预切印痕时调整印痕的宽度和深度，以及印痕的位置，直至最终翻边满足工艺要求为止，如图10、11所示。

图10 镶块增加位置图

图11 镶块细节图

通过调整工艺和模具结构，在翻边包螺母区域的舌头上先压印（预切）后进行翻边。那么最终翻边包螺母板工序翻边走料是沿着压印区域进行折弯的，得出最终方案，两种方案材料落料进行对比，如图12所示。

图12 实验方案材料对比

试验结果

通过调整的工艺方案和模具结构制造零件，并将最后的成品与先前工艺制造的零件进行对比，其对比结果如图13所示。

从图13中可以明显看出，左图为初始工艺零件制品，存在非常大的圆角，严重限制了螺母板在支架内的活动空间，且螺母板内径无法与支架上、下、左、右四周相切，尺寸超差；而右图是经过调整工艺后的零件图形，几乎不存在圆角，支架内孔空间充足，螺母板在支架内活动自如。通过两个零件的对比说明，优化后的工艺起到了明显的改善效果，然而单从空间上无法看出经过调整后的工艺所制造的零件是否满足设计要求，下面活动螺母板，检查螺母板内径是否能够与支架上、下、左、右四周相切。经检查，调整后的工艺所制造的螺母板与天窗顶盖支架上下左右四周相切情况理想，满足设计初始要求。

图13 两种工艺制造零件对比

结束语

调整后的工艺方案和模具结构，对改善零件质量起到了良好的效果，使零件满足了设计要求，解决了装配的困难，保证了生产节点。通用A94项目天窗顶盖支架与螺母板零件包覆的研究及优化，累积了针对与螺母板包覆在冲压件里的宝贵开发经验，其类似零件开发工艺不可以按照常规工艺进行翻边折弯，必须要在零件翻边折弯分模线处增加预切，同时预切印痕的宽度与深度与料厚有关，预切印痕镶块必须做成可单独拆卸的独立镶块，这样才方便调整预切印痕线位置及螺母板的活动量，并保证最终翻边过程中折弯按照预切印痕线进行。