铝合金前罩外板前挡表面质量改善方案

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文章来源：《锻造与冲压》2024年第24期（点击阅读整本杂志）

许文，张玉成，江庆顺，雷洋，聂国成·重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司

随着汽车行业竞争越来越激烈，车身钣金件的自动化生产程度越来越高，外覆盖件的表面质量和尺寸稳定性对车身外观匹配影响极大，表面质量和产品尺寸越稳定，车身造型就可以更好的体现出来，才能更快更好的上市销售，从而赢得广大汽车消费者的欢迎。

通过对铝合金覆盖件的研究，以铝合金前罩外板为例，根据NC 数据阶段的CAE 分析结果，在理论分析阶段，改善零件的表面质量缺陷，验证回弹补偿方案，将优化的结果进行调试验证，得到较好表面质量的铝合金前罩外板。

零件回弹导致质量问题

前罩外板采用的是6 系铝合金，料厚为0.9mm，零件尺寸为1745mm×1375mm×107mm，AutoForm分析模拟结果显示，前挡表面(图1）的自由回弹有较大的回弹值，回弹最大值约为17mm，如图2 所示。支撑回弹时前挡表面的回弹值正负交替，出现类似波浪形的变化，如图3 所示。在零件的生产过程中存在零件回弹合格率低的问题，前挡表面有波浪纹缺陷。

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图1 前罩外板前挡表面

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图2 前挡表面的支撑回弹值(红框区域所示)

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图3 前挡表面波浪纹缺陷

缺陷产生原因分析

前罩外板成形工序

前罩外板一般经过OP10 拉延、OP20 修边侧冲孔、OP30 修边侧修边、OP40 翻边侧翻边等工序完成成形，受铝板材质特性、成形工艺方案、模具结构设计方案、加工制造工艺、调试工艺等多种因素影响，导致最终成形的零件出现表面质量缺陷。图4 所示为前罩外板经过4 道工序成形，前挡表面在OP10 拉延阶段直接成形，前罩外板扣合边界在经过OP20 和OP30 的修边工序后达到尺寸要求，OP40 通过翻边将扣合前的零件成形到位。拉延后的零件在修边完成后应力释放，会有一个零件的变形，经过了OP40 的翻边工序，最终形成了前挡表面的面品效果(图5），其中翻边造成的回弹为主要原因。

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图4 前罩外板成形工序

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图5 前挡表面拉深、修边及翻边剖面

AutoForm 模拟分析

根据AutoForm 模拟分析结果显示(图6），前挡表面区域的回弹值在OP10 和OP30 为负值，OP20 和OP40 为正值，都是同一方向或正或负，没有出现波浪的变化。在支撑情况下，回弹值出现了正负值交叉情况(图7），与现场实际工序件出现的表面质量缺陷(图8）基本相符。

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图6 前罩外板前挡表面全工序回弹

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图7 前挡表面AutoForm 理论分析缺陷

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图8 OP10 表面缺陷

整改方案

通过AutoForm 分析软件对零件的全工序进行模拟分析，不断优化并得到理论可行的回弹值，保证零件不会出现波浪且面品达到几乎无缺陷，再从现场对零件进行整改优化。

优化理论分析

通过调整OP10 的拉延补充面等参数，使得拉延后的表面缺陷Surface Lows 满足±0.03mm 的合格范围，如图8 所示。然后，调整OP40 翻边镶块的刃入量即刃入顺序，来优化翻边对回弹的影响，使得翻边后的表明缺陷Surface Lows 满足±0.03mm 的合格范围，如图9 所示。优化后的零件自由回弹(图10）和支撑回弹(图11）的值均没有出现正负交替变化的情况，符合要求，可以进行回弹补偿，通过补偿后的值也未产生明显波浪形状的变化，达到了回弹值±0.5mm 的要求(图12）。

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