汽车冲压车身锐棱技术发展分析

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摘要：在模具制造时期为解决制件缩颈、拉裂、滑移线等质量问题，通过拉延锐棱强压工艺、二次锐棱成型工艺、压料夹持翻边工艺及锐棱数控挑铣工艺，改进锐棱模具以提高制件表面质量。在生产时期锐棱模具长期使用过程中会出现锐棱磨损问题影响整车质量。经过不断探索和积累，发明了汽车冲压模具的锐棱修复方法，解决锐棱磨损修复问题。新方法维修时间短、成本低、效果好并获得国家发明专利。同时还介绍了锐棱模具在生产使用时的问题解决方法和锐棱模具维护方法及锐棱焊装的工艺特点等，从而提升制件生产合格率，减低废返品率。

关键词：锐棱二次锐棱成型锐棱修复

1前言

汽车外形带给人们最直观的印象，在传承车身经典造型的同时，加入更多犀利、彰显运动的设计元素，如各类“棱线”造型，汽车特征线是决定汽车造型特征的关键线，除了其本身所具有的对汽车形面转折的标识作用以外，还携带了大量的造型意向、品牌、空气动力学和制造工艺等与造型设计相关的信息。文献[1]采用了标志性、区别性的显著形态特点的棱线。锐棱的研发、制造和应用，是衡量一个模具公司制造水平和科技创新的重要标志。

2锐棱起源

德国大众公司的锐棱产品，来源于奥迪特制件产品评审体系。在七十年代，奥迪公司运用了奥迪特评审体系。对整车产品质量提出了更高的要求，其中，各个制件的匹配间隙要达到3.5～4mm。而当时其他的欧洲汽车厂家，匹配间隙要求都是5～8mm[2]，被称为震动汽车界的“缝隙战争”[3]。奥迪特评审制度以严格的质量控制体系、评审标准以及优秀产品的设计创造了诸多奇迹，“缝隙战争”影响至今，致使一汽-大众公司所有车型，特征线和匹配制件圆角越来越小，进化了锐棱的独特性，其他汽车厂商几乎无法仿制。这种造型是大众品牌传统造型特征的延续，是其品牌特征的重要识别标志[4]。聚集四十多年的技术探索、创新、沉积、运用，并深植全员内心并贯彻至工作理念，使锐棱工艺不断迭代更新趋向完美。这也使得欧洲的汽车生产厂家向大众汽车集团看齐。

3锐棱的定义

锐棱标准为，锐棱是圆角≤6.5mm，并且弧长＜2.5mm，成型后尖角锐利造型如图1所示。锐棱又称为希腊雕刻棱，希腊的艺术雕刻如图2所示，以有力的棱线为表现形式，突出内在力量和穿透力，是用外在的形式表现内在力量的典型模式[5]。而大众公司车型也具备上述的特点，通过锐棱完美的结合，使整个车型动感中渗透优雅。

4锐棱模具

进口的锐棱模具价格高、采购周期长。目前国内合作厂家已经能独立完成有关锐棱模具设计、制造和调试，掌握锐棱模具制造各项技术。模具制造质量和制件质量同时获得了国外公司的认可。4.1锐棱模具新工艺。锐棱成形圆角较小违背常规的冲压原理，不利于板料的拉伸成形。锐棱制件最主要缺陷是缩颈、拉裂、滑移线、暗坑、回弹等缺陷，如图3所示，模具制造赋予了新的挑战。针对这些问题进行探索创新，采用新方法、新工艺，可以提高制件表面质量。a.锐棱强压工艺，在拉延锐棱线成型时，锐棱两侧有强压区。凹模棱线尖点位置有2mm宽1mm深的空开，不能着色。使制件成型时，棱线两侧均匀压实，用来保证能够得到清晰锐棱线，如图4所示。b.二次成型工艺，随着新车型的外形流线型角度增大，车身制件型面越来越复杂。拉延工序一次成型锐棱不能实现时，首先在拉延锐棱位置圆角加大，保证拉延制件无质量问题。在采用以后工序通过棱线二次整型方法，如图5所示，使锐棱达到规定的尺寸和质量要求。c.压料夹持翻边工艺，为了解决夹角小在翻边时主棱线会产生严重的聚料问题和翻边立面有缺陷问题。通过采用压料夹持装置，在翻边工作中，翻边的板料一直在夹料的状态下。板料的流动受到良好的控制，制件的立面质量得到了提高，达到质量要求。电脑模拟后门位置夹料翻边与常规翻边状态，得到结果如图6所示，明显看到采用压料夹持翻边工艺的制件质量更优[6]d.锐棱数控挑铣工艺，将模具的凸模棱线R挑铣为零，并用凹模配合凸模棱线进行强压成形，使冲压板料充分包裹棱线成形出极锐利的造型，来实现车身零件的锐棱效果。如果出现锐棱着色不均匀，锐棱位置产生波浪缺陷。e.锐棱成型模拟分析，模具在产品开发阶段，利用产品开发同步工程技术方法，借助有限元分析软件进行锐棱成型模拟分析，得到如图7所示结果。对该区域造型质量缺陷进行充分识别和分析[7]，发现板料在成形时会出现什么样质量缺陷，提前制定优化方案。f.滑移线优化方法，滑移线是板料在成形展开时，凸模棱线尖点对板料接触滑动痕迹。不能在制件上有明显体现，如图8所示。优化方法一，在拉延模制件成形时，设定主特征线或锐棱线的最佳拉延成形角度，确定合理的冲压方向。使材料在特征线或锐棱线两侧走料速度一样，能够均匀展开成型。这样可以使制件得到较好表面质量要求，减轻或消除滑移线。优化方法二，在板料成形率允许的情况下，对拉延凸模、凹模工艺补偿区设定工艺凸包或其它形状工艺补偿型面。可以调整控制特征线和锐棱线凸模接触板料的时间，从而使板料在棱线凸模的两侧成形走料速度相同避免滑移线产生。4.2锐棱模具使用注意事项。生产时对制件锐棱位置格外的关注，锐棱位置出现暗坑、波浪、滑移线等缺陷是不能返修的，发现问题只能全部报废。板料参数需要重新设定，如机械性能、表面粗糙度、抗拉强度等。针对锐棱凸模精致而脆弱的特点，对凸模进行电镀铬处理，以增强表面硬度及耐磨度，延长锐棱区域使用寿命。4.3锐棱模具的维修。锐棱模具生产时，每分钟13～15次左右高速节拍，要维护和维修好是一个很重要的课题。随着所产冲压件数量的增多，锐棱区域会呈现不同程度的磨损，导致制件R角变钝或锐棱线过渡不均匀等缺陷。经过扫描锐棱高度有磨损。如某款车四门外板扫描测量后，锐度偏差地方达到-0.25mm，（2张A4打印纸的厚度是0.2mm）。图9所示为某车型右前门模具更改前后对比图。4.3.1锐棱维修方案。德国大众对锐棱采取的修复方案为拉延模锐棱凸模复制或对磨损的拉延凸模整体降铣、重新研配。但这2个方法，费用高且周期长，不符合实际需求。德国也没有采取过局部烧焊维修维修方法（烧焊一般多用于补救，模具制造是不会轻易采用烧焊，而且一旦烧焊成本会有一定的提高，烧焊的风险也很高）。经过详细的论证，制定符合实际需求、可实施的方案是模具锐棱区域堆焊方式修复锐棱。这个方案费用低，时间周期为3周，但难度高，而且没有可以借鉴的经验。要能够使方案成功实施，必须突破解决3个难题即突破烧焊技术瓶颈、机加数模数据的优化和凸模型面研修。4.3.2演练和实施。为了突破技术瓶颈制定3个月的演练计划，进行技术知识萃取、技术融合、方法提炼，烧焊和研修方面开拓创新提取“分组焊接法”“交叉研修法”等多项操作规范。经过大家聚力创新，技术瓶颈全部攻克，有效的避免烧焊带来的变形、裂纹、气孔等表面缺陷。机加数模数据不能采用原始数据加工。因为调试模具时期制件缺陷会对凸模表面型面进行优化，还有因为模具以生产了一定的时期，型面有一定的磨损，需要对现有凸模进行扫描，并同原有数据拟合，重新生成新的加工数据，这样保证达到最佳效果。凸模加工后在烧焊的搭接位置留有0.05mm高的余量，需要手工研修。这不但需要研修的技术好，还需要有更好的方法。经过多次试验，最后融合多种研修方法，创新出“交叉研修法”使研修效率提高一倍，达到质量最理想的效果。通过这些难题的解决，确保锐棱修复顺利完成。将修复经验总结，获得国家知识产权局发明专利，填补国内锐棱修复技术空白[8]，如图10所示。

5焊装装配时工艺特点

锐棱制件对焊装的装配工艺也有新要求。以前是制件形状轮廓间隙和型面平度对齐为基准，而现今锐棱车型首先要以主造型线和锐棱型面和间隙对齐，然后调整制件轮廓间隙和型面间隙。新工艺标准使焊装白车身的装配顺序发生改变，增加了许多基准点和基准面，需要更多的装配时间，同时也增加了装配难度。这需要每一名装配员工熟练掌握锐棱工艺和奥迪特质量标准，才能使得高质量品质的车辆快速生产。6结论a.锐棱模具在模拟阶段，结合以往经验对零件的质量缺陷进行分析和预测。采取相应措施，预留产生缺陷后改进实施的位置空间可以提高制件质量。b.在模具结构方面通过新工艺手段如强压工艺、而成成型工艺和翻边夹持方法等能有效控制锐棱位置表面质量。c.在锐棱模具生产时，从板料性能的细化、模具涂层、模具电镀设定等使制件质量和效率控制在要求的范围内，也使制件的废品率和返修率大大的降低。

作者:魏春谊 孙胜伟 李惠龙 赵绍新 于达 陈清亮 单位:一汽大众汽车有限公司