轿车覆盖件表面瘪塘分类及其特点

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汽车覆盖件及内钣件图解

汽车覆盖件及内钣件图解

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何为汽车覆盖件?汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘,构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。

按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。

车身覆盖件的结构特点:(1)尺寸大。

汽车是消费品中较大的工业产品。

汽车覆盖件是覆盖发动机和底盘构成汽车车身的零件。

因此,其结构尺寸的大小,取决于车身分块的大小。

从覆盖件本身的功能角度考虑,分块应当是越大越好。

从车身的整体制造工艺性角度分析,也应当是越大越好。

因此,覆盖件结构尺寸一般都比较大。

(2)板材薄。

为了减轻汽车自重,覆盖件选用的板材都比较薄。

薄厚是一个相对的概念。

覆盖件的周长(米)和所用板料厚度(毫米)的比值一般都在1.00以上。

覆盖件料厚一般在0.6毫米至1.2毫米之间。

(3)形状复杂。

为满足功能和美观的需要,汽车覆盖件一般都是由三维规则曲面和不规则曲面组合而成的复合曲面。

(4)用模型表达。

由于覆盖件是有立体曲面构成,使用机械制图完全表达汽车覆盖件的形状和尺寸是非常困难的。

一般都用模型来表示。

表示汽车覆盖件形状尺寸的模型称为主模型(有物理主模型和数学主模型之分)。

车身外覆盖冲压件图解外板件:•四门、两盖、翼子板左右、侧围左右、顶盖•(外板11个、内板6个件)对称件6个,非对称5个。

8个活装件,3个焊装件•油箱盖总成也是活装件,而且是具有A级曲面的外板整体侧围(左、右)翼子板(左、右两件)机盖外板机盖内板行李箱外板行李箱内板前门外板(左、右)前门内板(左、右)后门外板(左、右)后门内板(左、右)顶盖内板件:焊接白车身总成(除了外板的侧围、顶盖)发动机舱总成行李舱总成侧围内板总成地板总成中、小件:加强梁、加强板、支撑架类件中型加强板小型加强板小型支架类小型支架类地板类加强梁加强梁轮罩内外板轮罩内外板前围总成前悬挂总成油箱盖总成覆盖件的分组——总成发动机舱总成左后门总成地板总成左侧围总成后背门焊接总成&发动机罩总成内容来源网络,由深圳机械展收集整理!更多钣金设备相关内容,就在深圳机械展。

汽车覆盖件成形特点

汽车覆盖件成形特点

• 五、废料处理方式 • 废料处理的一般过程为:
1.3.1 汽车覆盖件冲压生产设备
• 1)废料的收集。从压力机冲模上顺序下来的废料通常都 采用由冲压设备旁的斜槽自动经设在压力机前后地面上的 废料洞口下的滑槽滑入地下输送带上; • 2)由地下输送带将废料送处理车间; • 3)用打包机打包成块; • 4)将压好的废料块由专用运输车送出。
1.2.3 汽车覆盖件成形特点
• (4)变形路径变化
• 汽车覆盖件冲压成形时,内部的毛坯不是同时贴 模,而是随着冲压过程的进行而逐步贴模。毛坯 在整个冲压过程中的变形路径不是一 成不变的, 而是变路径的。
1.3.1 汽车覆盖件冲压生产设备
• 由汽车覆盖件的冲压生产特点所决定,所
用生产设备及其自动化也有其特点。
• 四、冲压生产线的自动化 • 冲压生产的机械化和自动化主要表现在:
• (1) 坯料准备,使用卷材、带料,实现卷材的开卷、 校平、落料自动化; •
1.3.1 汽车覆盖件冲压生产设备
• (2)大型覆盖件,形成 不同型式的冲压自动线和机械化 冲压生产线; • (3)小型冲压件,大量采用连续或自动冲模,采用高速 压力机实现冲压生产的高速化; • (4)废料用一次拉深成形的方法。
• (2)拉胀复合成形
• 汽车覆盖件的成形过程中的毛坯变形不是简单 的拉深变形,而是拉深和胀形变形同时存在的 复合成形。
1.2.3 汽车覆盖件成形特点
• (3)局部成形
• 轮廓内部有局部形状的零件冲压成形时,压料 面上的毛坯受到压边圈的压力,随着凸模的下 行而首先产生变形并向凹模内流动,当凸模下 行到一定深度时,局部形状开始成形,并在成 形过程的最终时刻全部贴模。所以,局部形状 外部的毛坯难以向该部位流动,该部位的成形 主要靠毛坯在双向拉应力下的变薄来实现面积 的增大。即这种内部局部成形为胀形成形。

汽车覆盖件冲压成型的典型缺陷分析

汽车覆盖件冲压成型的典型缺陷分析

汽车覆盖件冲压成型的典型缺陷分析摘要:随着我国经济的发展,汽车工业已成为我国国民经济五大支柱产业之一。

随着科技的不断进步,社会市场需求的加大,汽车的更新换代速度越来越快,小轿车为3-4年。

覆盖件是汽车组成部件的重要组成部分,汽车覆盖件的设计与制造技术将直接影响汽车工业的发展。

板料冲压成型是是汽车覆盖件的一项关键加工工艺,直接关系到汽车的品质,汽车覆盖件大都采用薄板冲压而成,钣金冲压过程中出现拉裂、回弹、起皱等缺陷,本文详细分析了产生这些缺陷的原因及影响因素,最后提出了一些解决冲压成型缺陷的意见。

关键词:冲压成型;缺陷;分析前言:覆盖件作为汽车的主要组成部件,其设计、制造的速度对汽车工业的发展有着直接的影响作用。

汽车覆盖件的重要生产方式之一即板料冲压成型,这是一种非常关键的制造技术,已广泛的应用于汽车、航空、电器等工业领域,尤其是在汽车制造中更为重要。

本文对汽车覆盖件冲压成型过程中的出现的缺陷进行分析,有着重要的现实意义。

一、汽车覆盖件冲压成型过程中的典型缺陷分析板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。

板材成形过程包括成形材料选择、成形工序制定、模具设计制造、成形操作以及后续处理等,其中,比较关键的是成形工序的制定,包括弯曲、胀形、拉延和翻边等几道工序。

由于板料尺寸、材料特性和环境条件使冲压成型过程的预测性和可重复性变得困难,一般要通过多次试验才能使成型工序与工艺参数确定出来。

板材冲压成型过程中的任何一道工序都会直接影响到产品质量和价格。

材质不当、模具形状不合适或加工失误,都容易产生成型件拉裂、回弹或起皱等形状不良问题。

冲压成型是一个包含多种复杂物理现象的工艺过程,其设计和控制非常困难,这就是冲压成型过程常常产生许多缺陷而又难以纠正的原因。

(1)拉裂拉裂是常见的一种深冲工艺缺陷,也是汽车覆盖件冲压成型过程中产生的三种主要缺陷之一。

根据拉裂的不同程度,拉裂可以分为微观拉裂和宏观拉裂两种情况。

汽车覆盖件第1章

汽车覆盖件第1章

第1章 概述
汽车覆盖件材料及性能 外、内覆盖件是由厚度为0.7、0.8、0.9、
1.0、 1.5mm 的钢板
多数骨架件是由厚度为1.1 、1.2、1.5、 2.5mm 的钢板冲压而成
第1章 概述
冷轧铝镇静钢板已成为目前汽车覆盖件用 量最大的冷轧钢板之—。
一、加磷铝镇静钢板 主要特点:
(1)具有较高强度,比普通冷轧钢板高15%~25% (2)良好的强度和塑性平衡,即随着强度的增加,伸 长率和应变硬化指数下降甚微 (3)具有良好的耐腐蚀性,比普通冷轧钢板提高20% (4)具有良好的点焊性能。
第1章 概述
二、加磷铝镇静烘烤硬化钢板
经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理, 屈服强度得以提高。
这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有 足够的强度,是车身外板轻量化设计首选材料之 一。
第1章 概述
三、超深冲IF冷轧钢板
在超低碳钢(C≤0.005%)中加入适量的钛或 铌,以保证钢板的深冲性能,再添加适量的磷以提 高钢板的强度。
实现了深冲性与高强度的结合,特别适用于一 些形状复杂而强度要求高的冲压零件。
第1章 概述
四、镀锌钢板 可提高覆盖件的耐腐蚀性能
第1章 概述
一、质量要求 1. 尺寸精度 2. 形状精度 3. 表面质量 4. 刚性好
第1章 概述
二、结构特点
1. 总体尺寸大 2. 相对厚度小 3. 形状复杂 4. 轮廓内部带有局部形状
第1章 概述
三、成形特点 1. 一次拉深成形 2. 拉胀复合成形 3. 局部成形 4. 变形路径变化
第1章 概述
覆盖件模型
第1章 概述
覆盖件分类 按功能和部位分类
外部覆盖件 内部覆盖件 骨架类覆盖件

汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的原因和解决措施

汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的原因和解决措施

39中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.12 (上)1 汽车覆盖件的特点汽车覆盖件成型材料薄、结构尺寸大、形状复杂(多为立体曲面),不但要求具有特定的使用功能,而且要求有一定的观赏功能,被拉深的材料应经过充分的塑性变形,使制件有一定的刚性,有光顺挺拔的表面和均匀而清晰的棱线,不允许有缺陷,尺寸精度高,以保证装配准确。

2 汽车覆盖件的成型工艺汽车覆盖件通常采用高强度、高质量、抗腐蚀的钢板,成型设备采用具有稳定压边力的双动压床或三动冲床。

汽车覆盖件冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要求,汽车覆盖件模具常把落料、拉深、修边、翻边、冲孔工序进行组合设计,力求减少冲压工序,降低生产成本。

拉深、修边和翻边是最基本的工序,其中拉深工序是覆盖件冲压成型的关键工序,它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率和制造成本。

模具在设计过程中采取有限元来分析冲压过程中板料的受力和流动方向,并通过结构设计控制板料受力的大小和流动方向,大大提高模具成型质量。

3 汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的主要原因模具设计质量、模具零件的制造精度、模具的装配精度直接影响模具本身质量,是影响汽车覆盖件拉深成型缺陷产生的主要原因。

模具材料的机械性能(拉深系数、屈强比等)、模具的间隙大小、模具加工工艺和热处理工艺的选择、模具零件使用过程中的正常磨损、使用状况和保养、模具在机床上安装或使用不当都会造成汽车覆盖件拉深成型过程中缺陷产生。

冲压设备的精度也会影响汽车覆盖件拉深成型质量。

4 汽车覆盖件拉深成型缺陷分析及解决措施4.1 拉伤 图1 拉伤缺陷 图2 模具成型表面整体镀铬上图1为汽车顶盖,成型过程中在侧面经常产生拉伤,应检查模具以下技术状态。

(1)检查上道工序模具(制品)是否有划伤。

(2)检查本工序模具表面是否有划痕拉伤制品表面。

(3)检查模具成型表面是否因粗糙度未达到要求拉伤制品表面。

轿车顶盖外板常见缺陷及控制方法

轿车顶盖外板常见缺陷及控制方法

—303—《装备维修技术》2021年第15期轿车顶盖外板常见缺陷及控制方法邵翠红 胡 勇 徐朝继 赵宝岩 安庆鹏 姜 超(一汽模具制造有限公司,吉林 长春 130000)摘 要:顶盖外板在拉延及后序翻边过程中,会存在压料面角部起皱,A 面暗坑,凸模含件,特别是两厢轿车顶盖外板流水槽斜楔翻边整形时,伴随着起皱开裂和A 面跑料等相关问题;本文介绍顶盖成型过程中的一些常见缺陷及控制方法。

关键词:顶盖;起皱;跑料;含件引言随着汽车市场竞争越来越激烈,整车厂对冲压件的面品质量和尺寸精度要求也越来越高,如何在有限的周期时间内保证冲压件的质量是一个重大课题。

一般认为轿车顶盖是轿车外覆盖件成形性最好的,实际不然,因轿车等级的高低其成形性难度随之以10倍数量级增加,其质量优劣首要看顶盖这张整曲面(A 面)的刚度、强度及其表面质量(有无暗坑、划伤、滚线、冲击线等)并要满足产品设计的要求。

轿车顶盖从产品功用形式上分:块背式(两厢车)顶盖和溜背式(三厢车)顶盖: 两厢车(图1)一般为五门家庭实用型,后门开启后车内有足够满足人体工程学要求的使用空间,因此其顶盖后部高而平,加上两厢车顶盖后部要与后门有铰链连接,以上两项大大影响了两厢车的顶盖质量。

图1 两厢车顶盖1 顶盖产品特点介绍三厢车前后分两种形式(图2和图3)图2 前部造型 图3 后部造型两厢车前部与三厢车前后结构分类相同,后部有很大区别(图4)图4 两厢车顶盖后部造型由于两厢车后部的复杂性在拉延成形性上大大制约两厢车顶盖的品质。

图2、3、4中,图2为有密封条式,图3为目前流行的顶盖设计方式,结构简单,冲压工艺、模具结构成本大大简化,图4中负角最小40°,距离最大20mm ,都是在满足产品品质的前提下,冲压工艺能做到的极限值。

顶盖左右侧产品结构形式分为二种(图5和图6)图5 左右侧造型Ⅰ 图6 左右侧造型Ⅱ2 顶盖常见缺陷及控制方法为保证把产品的缺陷消除在工艺设计阶段,在工艺设计前期依据经验和Autoform 的全工序分析考虑顶盖外板的工艺问题,有效解决或减轻顶盖外板的各类缺陷。

覆盖件冲压表面缺陷的产生原因及预防措施

覆盖件冲压表面缺陷的产生原因及预防措施

覆盖件冲压表面缺陷的产生原因及预防措施1 引言大型覆盖件是指汽车的左/右侧围外板、左/右前翼子板、顶盖、左/右前门外板、左/右后门外板、后背门外板、发动机盖外板等冲压零件,组装后构成车身的外部形状。

大型覆盖件具有材料薄、形状复杂(多为立体曲面),结构尺寸大,尺寸精度高,表面质量要求高等特点。

大型覆盖件的冲压生产是汽车车身制造的关键环节,在冲压生产中常见的表面缺陷有:①表面星目;②表面凹坑;③表面局部变薄、拉裂;④表面局部起皱;⑤零件刚性差;⑥表面划伤。

2 表面缺陷的产生原因及预防措施图1所示为一款SUV车型的右侧围外板,材料为SP782AUJQ,料厚0.75 mm。

现以该零件为例对汽车大型覆盖件在冲压生产中常见表面缺陷的产生原因及预防措施进行探讨。

2.1 冲压生产中表面星目的原因及预防措施表面星目是指大型覆盖件在冲压生产中表面出现的微小凸包,用油石检查冲压件的外观质量时可以看到表面的微小亮点。

这些微小的缺陷会在涂装后引起光的杂乱、不规则反射而影响外观质量。

产生表面星目的主要原因有:①材料表面清洗不干净或清洗油不干净导致的原材料表面脏;②开卷落料后材料清洗后保存不善或长期存放导致的原材料表面脏;③模具清洗不干净或模具没有及时清洗导致模具表面脏;④原材料在热镀锌前母材表面脏;⑤模具长期生产后表面镀铬层破坏,拉延时模具与材料表面摩擦导致的材料表面脱锌;⑥生产车间的防尘条件不好,生产现场有灰尘落入材料表面和模具表面;⑦在进行搬运生产时,工人戴普通的防护手套作业时,普通防护手套与板料摩擦产生的毛屑掉入材料表面和模具表面;⑧修边冲孔工序中产生的切粉进入模具中。

大型覆盖件在冲压生产过程中出现表面星目的位置点一般不固定,表面星目问题是冲压生产中的难点,生产过程中出现表面星目最严重的情况是1个零件表面出现20多个星目,返修工时为10 min/件。

减少和消除冲压生产中的表面星目问题,从而降低返修率及返修工时是冲压生产中的重点管控项目。

汽车覆盖件拉延起皱开裂的影响因素及控制措施

汽车覆盖件拉延起皱开裂的影响因素及控制措施

汽车覆盖件拉延起皱开裂的影响因素及控制措施一、引言以车身覆盖件为代表的冲压零件多由复杂的空间自由曲面组成,其成形时坯料上各部分的变形状态比较复杂,差别较大,各处应力也很不均匀,常出现破裂、起皱、波纹、扭曲、松弛、瘪塘等质量缺陷。

使得汽车覆盖件成为板料成形领域最难成形的零件。

拉延件的工艺性是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题,只有设计出一个合理的、工艺性好的拉延件,才能保证在拉延过程中不起皱、不开裂或少起皱、少开裂。

在设计拉延件时不但要考虑冲压方向、压料面形状、拉伸筋的形状等可变量的设计,还要合理地增加工艺补充部分。

各可变量设计之间又有相辅相成的关系,如何协调各变量的关系,是成形技术的关键,要使之不但满足该工序的拉延,还要满足该工序冲模设计和制造工艺的需要,并给下道修边、翻边工序创造有利条件。

二、覆盖件的结构特征与成形特点1、覆盖件的含义覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室及构成车身的一些零件,如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行李箱盖、骨架等。

覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状,它既是外观装饰性零件,又是封闭薄壳的受力零件。

覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。

覆盖件表面一般都具有装饰性,除考虑好用、好修、好造外,要求美观大方。

覆盖件与一般冲压件的区别:材料薄、形状复杂(多为立体曲面),结构尺寸大,尺寸精度高,因此冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要求,冲压设计中常把他作为一种特殊类型研究。

2、覆盖件应满足的条件1.良好的表面质量;2.符合要求的几何尺寸和曲面形状;3.要有足够的刚性;4.良好的工艺性。

3、覆盖件主要冲压工序覆盖件的主要冲压工序有:落料、拉深、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。

其中最关键的工序是拉深工序。

4、覆盖件的结构特征及成形特点1)分类:按功能和部位分类,可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架件(结构件)三类。

外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求,内部覆盖件的形状往往更复杂。

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轿车覆盖件表面瘪塘分类及其特点
刘瑞同 1 林建平1 管华军 2
(1. 同济大学机械工程学院)
(2. 上海大众有限公司冲压中心)
摘要:瘪塘是轿车覆盖件的主要表面质量缺陷之一,其产生原因涉及覆盖件结构、模具、工艺参数等诸多方面。

本文对瘪塘进行了较为详细的描述,并根据瘪塘产生部位的几何特征对其进行了分类,研究了各类瘪塘的特点,为产生机理和整改方法的研究奠定了基础。

关键词:覆盖件,表面质量,瘪塘
1.前言
轿车覆盖件一般具有材料薄、形状复杂、双曲面外凸、结构尺寸大及表面质量要求高等特点,对于外覆盖件表面质量的要求则显得尤为重要。

覆盖件的表面缺陷主要包括起皱、开裂、形面崎变、拉毛等,不同结构形式的零件其主要表面缺陷也不相同。

对于轿车大型覆盖件来说,形面崎变占的比例相当大,而瘪塘正是形面崎变中具有代表性的一种表面缺陷,甚至有些零件的表面缺陷全是瘪塘,因此对瘪塘现象进行详细的研究是十分必要的。

研究人员已经对起皱、伤碎、拉毛等现象进行了较为详尽的研究,并提出了许多切实可行的修正方法。

但对瘪塘的研究几乎还是空白,从公开的文献看,国外还未发现瘪塘的报道,国内只有任雪岩【1】对瘪塘进行了简单的介绍,他将瘪塘称为暗坑,认为瘪塘是覆盖件表面轻微的坑包,由于直接视观察覆盖件表面时很难或无法发现这种缺陷,油漆后的车身经光线照射后才表现出来,显然这种描述不足以覆盖瘪塘现象的全貌。

由于瘪塘现象涉及到冲压件形状、模具结构、模具制造工艺及模具制造质量等多方面,除部分模具制造质量问题较易解决外,其它问题引起的瘪塘,在模具制造完成后对其进行修正是比较困难的,有时只能改善而无法消除,因此被认为是汽车覆盖件表面质量的世界性难题。

本文作者通过对大众有限公司轿车覆盖件的生产现场资料的收集总结,首先对瘪塘现象进行了初步的探讨,进行了较为科学的分类,为下一步对其产生机理和整改方法的研究奠定了基础。

2. 瘪塘定义
目前对瘪塘这种现象并没有严格的定义,瘪塘现象也很容易和其他表面缺陷混淆起来,因此对瘪塘进行科学的定义对于准确判断瘪塘现象是具有指导意义的。

本文认为可以从两个方面对瘪塘进行定义:
(1) 表现形式上,瘪塘是外凸覆盖件上连续的曲面在局部发生的轻微而封闭的凹陷,即零件的表面不光顺,断面曲率形状失去原产品设计曲线连续光顺的特性,曲率产生反方向的变化,见图1所示。

图1. 瘪塘示意图
(2)从变形形式上,瘪塘部位的材料主要是以弹性变形为主,塑性应变较少,致使成形后此部位发生局部回弹。

瘪塘与其他表面质量缺陷的主要差别在于:
(1)起皱是板料局部在内部应力作用下的失稳现象,这种内应力主要有切应力和剪应力,但瘪塘的内应力则以不均匀拉应力为主。

(2)波浪与瘪塘主要区别在于波浪是覆盖件上外凸曲面上局部出现连续较大面积的外凸和内凹现象,而瘪塘则基本上凹陷。

瘪塘主要可以通过目视、手摸、油石打磨等方法来鉴别,出现反射光线方向突变形成封闭圆环或手感不顺滑、打磨线断及打磨线深浅不一致的封闭区域即可认为存在瘪塘缺陷。

3.
瘪塘的分类
由于瘪塘产生的部位、原因和表现形式很多,可以通过多种角度进行分类,下面是以新、老桑塔纳轿车覆盖件的冲压生产为对象,根据瘪塘出现的位置进行的分类。

轿车覆盖件上出现瘪塘的部位其几何形状具有较明显的特征,根据产生部位将瘪塘可以分为四类,姑且以符号A~D 表示:
(1) A 类
这类瘪塘一般产生在较平坦的曲面上有一反向凹坑处,在其周边形成瘪塘,例如老桑后右叶子板的加油孔,新桑前叶子板转向灯等,见图2所示。

大型汽车覆盖件上出现反向凹坑是十分常见的结构形式,由于凹坑内部板料的成形导致在凹坑周围出现瘪塘(见照片中的绿线标识),该问题属于冲压件形状问题,目前尚无法彻底消除。

(2)B 类
这类瘪塘一般发生折边附近,情况比较复杂,可以细分成4种情况,见图3所示,对应每种折边位置的瘪塘实物照片见图4所示。

图2. A 类瘪塘零件照片
图3. 4种不同折边位置瘪塘的示意图
图4. B类瘪塘的照片
该类瘪塘都发生在板料的边缘或角部,多出现在翻边工序中,产生原因与模具有密切关系,例如凸模圆角过大,凸模、弹簧板与冲压件贴合率差等原因,通过修理模具,大都可以改善或消除瘪塘。

(3)C类瘪塘
此类瘪塘一般发生在较大光顺曲面上或该曲面的棱线部位,见图5所示。

图5. C 类瘪塘的照片
此类瘪塘主要为模具原因导致的,也可能是润滑油黏附、与生产辅助工具的碰撞等其它原因产生的,通过修模、清理模具和调整辅助工具基本可以解决。

(4)D 类瘪塘
该类瘪塘主要发生在几个型面交接的部位,此处成形形状复杂,应力分布十分不均匀,从而产生瘪塘现象,见图6所示。

图6. D类瘪塘的照片
该类瘪塘和A 类瘪塘相似,属于冲压件形状复杂、冲压工艺性差引起的瘪塘,
目前还很难消除,对这两类瘪塘进行理论分析,在冲压件设计时尽量避免该形状出现,
以及在无法避
免的情况下,通过模具结构的改进来减小瘪塘的程度,
对提高汽车覆盖件的表面质量具有重
要的工程应用价值。

上面按瘪塘产生的部位对瘪塘进行了分类,并列举了几个实例,这四类代表了轿车外覆盖件典型的瘪塘现象,具有较为广泛的适用性,可以作为物理模型用于理论分析中。

4. 瘪塘特点
下面根据四类瘪塘产生部位的几何特征和变形情况分析瘪塘的特点。

(1) A类瘪塘
A类瘪塘属于结构性瘪塘,几何上呈现出封闭环状或半环状,在瘪塘内环有一个反向的凹坑,该凹坑的变形比较复杂,材料的应变较大,出现较大的加工硬化现象,而瘪塘外环较为平坦,面积较大,视为半无限条件,主要承受板料拉应力作用,瘪塘部位的材料应变相对较小,几乎没有加工硬化,由于内环材料的强度加大,对瘪塘材料产生了较强的约束,在材料内部残余应力的作用下产生了瘪塘。

可以通过力学模型来说明,见下图所示。

图7. 瘪塘的力学模型
上图是一个瘪塘的简单的力学模型,其瘪塘产生在ABEF区域内,决定瘪塘的大小、方位的主要因素就是AB、AE和EF边的约束条件,一般来说AE边及向外的板料可以视为半无限板,因此AB边为固支条件,即在XYZ三个方向、六个自由度上均固定不动,AB和EF边的情况相同,在Z方向(垂直于板厚方向)可以有一定限度的位移,同时可以绕Y轴转动。

BCFG部分发生弯曲变形后,板料的外层材料处于拉应力状态,内层材料处于压应力状态,形成一个弯矩,当模具约束作用释放后,板料的回弹形成了一个反向弯矩M作用,而CDGH 部分在回弹弯矩M作用下必然出现回复现象,此时由于ABEF区域的边界约束条件的不同致使板料下陷形成瘪塘。

(2) B类瘪塘
该类瘪塘属于结构性瘪塘和工艺性瘪塘的综合,其几何形状较为复杂,随着产生部位的几何特征的变化而变化,一般是边角部位折边工序产生的,瘪塘及其内部区域较为平滑,除折边部位的应变较大,其他部位的应变较小且均匀。

结构性瘪塘是指该类瘪塘也很容易出现,因为其折边部位材料都会发生弯曲作用,形成材料内部的残余反向弯矩作用,但由于折边部位尺寸较小,弯曲程度过大,材料的应变主要集中在折边的弯角上,材料的弹性变形已经很小,因此当模具的约束去除后,材料由于弹性变形所产生回弹也很小,因此产生瘪塘也很小;工艺性瘪塘是指该类瘪塘所处的部位基本在折边或边角处,模具成形时形成悬臂梁状态,刚性差,导致模具很容易出现弯曲、损坏、与板料贴合不好等问题,从而诱发瘪塘的出现。

(3)C类瘪塘
如果瘪塘发生在光滑的大曲面上则呈现近似椭圆状凹陷,如果发生在棱线附近,则呈现窄长条状,这是典型的工艺性瘪塘,例如模具没有压紧,出现真空现象,它们可以通过调整、
维修模具达到消除瘪塘的目的。

(4)D类瘪塘
D类瘪塘属于结构性瘪塘,几何上呈现几个型面包围的封闭区域,一般瘪塘周围的型面形状变化较大,应变也较大,加工硬化现象很严重,对瘪塘部位形成了很强的约束作用,与周围材料相比瘪塘部位的材料应变相对较小,硬化现象较弱,在材料内部残余应力的作用下瘪塘部位的材料发生回弹、应力重新分配等现象从而导致瘪塘的出现。

上面四种瘪塘的产生原因又可以总结为结构性和工艺性瘪塘。

(1)结构性瘪塘
结构性瘪塘是由于冲压件几何结构的不合理造成的,产生的原因主要是板料的弯曲变形导致的回弹所致,一般发生在板料不对称弯曲变形的部位。

(2)工艺性瘪塘
工艺性瘪塘一般出现在浅拉深小曲率覆盖件的小塑性变形区域内,覆盖件的深度较浅,材料在拉深过程中受到两向拉应力的作用,产生两向伸长变形,但由于受到的拉力较小而其本身产生塑性变形所需的拉力又很大,故不能产生较大的塑性变形,这一区域毛坯甚至有时只产生弹性变形,达不到塑性变形,因此在工作状态等外界因素的诱发下极易产生瘪塘。

必须认识到,尽管工艺性瘪塘可以通过调整、维修模具达到消除瘪塘的目的,但其产生的根本原因还是覆盖件自身的成形特点所致,因此只有从根本上改善覆盖件的成形性能,才能从根本上消除和较少诱发性瘪塘的出现。

5. 结论
本文通过对瘪塘现象的收集整理和总结,对瘪塘现象进行了定义,探讨了瘪塘与其他表面缺陷之间的差异,同时还通过瘪塘产生的部位对瘪塘进行了分类,讨论了各类瘪塘的特点,为准确判断瘪塘的种类和性质提供了参考依据。

参考文献
1. 任雪岩,汽车车身覆盖件表面质量控制,汽车工艺与材料,2001.No.2
2.刘晓冰,不锈钢薄板压延件的常见缺陷及修正方法,模具技术,1999.No.6。

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