汽車頂蓋天線安裝凸臺(tái)周圍表面缺陷研究

畢麗娟 石亞鵬 白朋鵬

摘要：為了解決頂蓋天線安裝凸臺(tái)周圍表面缺陷問題，利用Autoform仿真模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析出缺陷產(chǎn)生的2個(gè)原因，一是成形過程中行程較小，材料塑性變形不充分；二是壓料板壓料力不足，導(dǎo)致變形區(qū)域的變形量影響了非變形區(qū)域。通過對(duì)頂蓋天線安裝凸臺(tái)拉延成形和上整成形2種工藝方案進(jìn)行模擬分析，得出上整成形工藝能有效解決天線安裝凸臺(tái)周圍的缺陷問題，實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與理論模擬完全一致，有效解決了天線凸臺(tái)表面缺陷問題。

關(guān)鍵詞：汽車頂蓋 ?天線安裝凸臺(tái) ?表面缺陷 ?Audit

Research on surface defects around Antenna mounting boss of Roof panel

Bi Lijuan， Shi Yapeng， Bai Pengpeng

（FAW-VW Automobile Co.， Ltd.， Changchun ?130011）

Abstract：The?surface defects around the Roof?antenna mounting boss?have always been a?difficult?problem.In order to solve this problem， this study uses Autoform simulation and experimental verification to analyze two causes of defects 1. The stroke during the forming process is small， and the plastic deformation of the material is insufficient; 2. The pressing force of the pressing plate is insufficient， resulting in the deformation of the deformation area and affecting the non-deformed area. Through the simulation analysis of the two process methods?of?the?antenna mounting boss drawing forming and upper forming ， it is confirmed that the upper forming process can effectively solve the defect problem around the antenna mounting boss.，and the real part is completely consistent with the theoretical simulation，which solves the peoblem of the surface defect of the antenna boss.

Keywords： Roof?， Antenna mounting boss，， surface defects， Audit

1前言

現(xiàn)在越來越多的汽車安裝鯊魚鰭式汽車天線，其擁有極具時(shí)尚、動(dòng)感、炫動(dòng)的外型，并集成了全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）等各種強(qiáng)大汽車電子功能，深受用戶喜愛。但安裝鯊魚鰭式汽車天線的頂蓋上增加了一處天線安裝凸臺(tái)，此凸臺(tái)在拉延成形時(shí)周圍出現(xiàn)了嚴(yán)重的表面波浪缺陷，而不帶凸臺(tái)的頂蓋成形時(shí)表面沒有缺陷。對(duì)于外表面件，表面缺陷有嚴(yán)格的Audit評(píng)價(jià)指標(biāo)，此凸臺(tái)的表面缺陷目前是不被接受的，必須解決。本研究以某兩廂車型頂蓋為例，以Autofrom模擬仿真為分析手段，對(duì)天線安裝臺(tái)表面缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析給出了缺陷的解決方案，并在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行了驗(yàn)證。

2頂蓋天線安裝凸臺(tái)造型及表面缺陷檢查方法

2.1頂蓋天線安裝面造型

平面+菱形孔的造型適用于GPS系統(tǒng)（圖1），凸臺(tái)+梯形孔造型適用于GPS和GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)（圖2）。

2.2零件表面缺陷的檢查方法

• Audit定義

零件表面缺陷檢查在汽車行業(yè)內(nèi)被稱作Audit檢查，目前是國際上通用的汽車質(zhì)量評(píng)定、審核的一種科學(xué)方法。Auidt評(píng)審員根據(jù)專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零件進(jìn)行質(zhì)量評(píng)審，得出一個(gè)質(zhì)量等級(jí)，從而評(píng)價(jià)出該產(chǎn)品在某一時(shí)期的質(zhì)量水平，同時(shí)對(duì)查處的質(zhì)量缺陷要加以消除改進(jìn)，使質(zhì)量提高到一個(gè)新的等級(jí)。

質(zhì)量缺陷一般劃分為A，B，C三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

• 沖壓零件Audit的檢查方式

• 表面目視評(píng)價(jià) ：放到評(píng)審臺(tái)目視檢查零件缺陷，如毛刺、開裂、起皺等；
• 佩帶手套觸摸檢查：專業(yè)人員佩戴規(guī)定的手套系統(tǒng)的觸摸零件，檢查零件表面；
• 油石打磨檢查；
• Audit間光影檢查。

2.3頂蓋天線安裝凸臺(tái)周圍表面Audit檢查

以某車型頂蓋為例，用油石打磨方法和光影方法檢查天線安裝凸臺(tái)周圍表面的缺陷，如圖3、圖4所示。

• 油石檢查

如圖3使用尺寸是200 mm長(zhǎng)的油石延車身X方向推光表面檢查，不帶凸臺(tái)的零件油石打磨后表面的打磨紋路連續(xù)，無斷點(diǎn)（圖5）；而帶凸臺(tái)的零件打磨后，凸臺(tái)周圍打磨的紋路不連續(xù)（圖6），多處無打磨痕跡，證明存在波浪。缺陷目視清晰看見，一般用戶都可以發(fā)現(xiàn)，會(huì)給用戶帶來不良感觀，影響用戶購車興趣，從而導(dǎo)致公司的質(zhì)量信譽(yù)降低，因此此類質(zhì)量問題必須提前消除。

• ?光影評(píng)價(jià)

光影的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際生產(chǎn)出的零件光影圖7應(yīng)與理論零件的光影圖8走勢(shì)一致。

對(duì)整車表面進(jìn)行光影檢查，實(shí)際零件尾部光影與理論零件光影對(duì)比，光影走勢(shì)在凸臺(tái)處出現(xiàn)突變，呈現(xiàn)不均勻、不光順的光影，與理論零件光影差距較大。結(jié)合油石打磨結(jié)果及光影狀態(tài)，質(zhì)量評(píng)審員最終確認(rèn)此處表面缺陷等級(jí)B類，扣40分。

2.4缺陷產(chǎn)生原因的分析

根據(jù)沖壓專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，此類表面缺陷產(chǎn)生的原因主要有以下4方面。

• 板料在成形過程中各方受力不均造成波浪或暗坑，解決的方法是加大或減小局部壓邊力；
• 板料成形過程中變形程度不夠?qū)е聸]有完全變形，殘余應(yīng)力較大，造成修邊后殘余應(yīng)力消除，制件由此產(chǎn)生變形，表面形成波浪或暗坑。解決的方法是加大拉延成形的壓邊力，使板料在成形過程中充分變形，盡可能減小或消除殘余應(yīng)力。
• 在后序整形工序中，變形區(qū)域的變形量影響了非變形區(qū)域，解決的方法是研磨好壓料面，加大壓料力，消除變形區(qū)域?qū)Ψ亲冃螀^(qū)域的影響
• 成形過程中行程較小，材料塑性變形不充分，造成零件表面波浪。

根據(jù)以上原因分析，缺陷的產(chǎn)生都是成形過程各因素影響所致，所以對(duì)頂蓋成形中可能產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析。

2.5頂蓋成形工藝方案分析

頂蓋成形共5序工藝，小凸臺(tái)在第一序拉延直接成形，工序排布見圖9。

根據(jù)工藝對(duì)成形過程產(chǎn)生缺陷原因進(jìn)行分析，判斷頂蓋小凸臺(tái)表面的缺陷產(chǎn)生因素應(yīng)該是缺陷種類里的c、d兩點(diǎn)。具體分析見圖10。

• 板料塑性變形不充分

小凸臺(tái)在拉延序OP20成形，小凸臺(tái)高度僅有2?mm，成形過程中行程較小，導(dǎo)致周圍材料塑性變形不充分^[1]，從而造成零件表面波浪。圖11所示為模擬拉延成形后油石檢查表面的狀態(tài)，這里可以判斷出拉延后此波浪就已經(jīng)出現(xiàn)，是缺陷成因之一。

• 變形區(qū)域的變形量大影響非變形區(qū)域

OP40側(cè)如圖12所示，側(cè)整區(qū)域整形量較大高74 mm，寬33 mm，為了控制成形過程穩(wěn)定且成形質(zhì)量?jī)?yōu)良，采用內(nèi)側(cè)正壓料板壓料，側(cè)整形外側(cè)側(cè)壓料板夾料翻邊成形的工藝?？刂瞥尚芜^程中只從外側(cè)向里走料，如果正壓料力不足^[2]，會(huì)造成正壓料板形面區(qū)域從里向外走料，成形后尾部表面會(huì)因?yàn)樽吡隙a(chǎn)生塑性變形，即變形區(qū)域的變形量影響非變形區(qū)域，再次加重小凸臺(tái)周圍表面缺陷。

• Autoform模擬驗(yàn)證分析

以此頂蓋為例，正壓料板壓料力分別設(shè)置110 t，130 t，175 t，其他基礎(chǔ)設(shè)置都一致，通過Autoform模擬后（圖13），用油石檢查表面缺陷。

• 小結(jié)

從圖13對(duì)比可得出，壓料力越小表面缺陷越嚴(yán)重，證實(shí)以上觀點(diǎn)，即壓料板壓力不足，側(cè)整形從里向外走料，從而導(dǎo)致非變形區(qū)域變形，加重表面缺陷。可見缺陷的形成與成形順序有絕對(duì)關(guān)系，所以設(shè)想更改小凸臺(tái)成形順序解決缺陷問題。

2.6解決措施

• 優(yōu)化工藝排布

更改頂蓋全序工藝排布，后移小凸臺(tái)成形的工序，總工序數(shù)一致，5工序，小凸臺(tái)放到OP50上整成形，如圖14。

將小凸臺(tái)放到后序用上整形的方案，可以解決原工藝中的兩個(gè)可能產(chǎn)生缺陷的問題。

• 成形過程中周圍板料問題

上整成形時(shí)壓料板壓住凸臺(tái)周圍板料后再成形（圖15），成形過程走料可控，成形過程穩(wěn)定。

• 避免了再次成形變形區(qū)域?qū)Ψ亲冃螀^(qū)域的影響問題^[3]

通過模擬分析不加小凸臺(tái)的產(chǎn)品在拉延和側(cè)整形時(shí)，型面都沒有出現(xiàn)表面缺陷，如圖16、圖17所示，而且實(shí)際生產(chǎn)也驗(yàn)證，沒有小凸臺(tái)的產(chǎn)品沒有表面缺陷。

此種工藝排布，到OP40時(shí)零件尾部棱線及型面均已經(jīng)成形完畢（圖18），OP50再上整成形小凸臺(tái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上輔助壓料板壓料（圖19），理論分析全序的成形過程更穩(wěn)定。

2.7缺陷對(duì)比分析

對(duì)兩種成形方案最終零件進(jìn)行Autoform理論模擬分析。如圖20所示，拉延成形的工藝油石模擬顯示周圍有嚴(yán)重的波浪區(qū)域，而上整成形理論模擬周圍均是安全區(qū)域，無波浪風(fēng)險(xiǎn)。

此分析證明了，理論上上整成形的工藝確實(shí)解決了小凸臺(tái)周圍的表面缺陷問題。將此工藝應(yīng)用到實(shí)際車型中，實(shí)際結(jié)果也驗(yàn)證，最終產(chǎn)品與理論驗(yàn)證結(jié)果一致，頂蓋天線孔周圍區(qū)域無缺陷（圖21）。

• 結(jié)束語

通過以上分析，得到以下2個(gè)結(jié)論。

• 經(jīng)過在Autoform軟件中理論的分析及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了頂蓋天線安裝凸臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)制造工藝，即上整形工藝，此方法可用于類似零件的工藝設(shè)計(jì)。
• 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，側(cè)整形時(shí)正壓料板壓料力不足也是產(chǎn)生缺陷的關(guān)鍵因素之一，所以側(cè)整形時(shí)必須保證足夠的正壓料板壓料力。

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