文／陶海生·神龍汽車有限公司
針對标緻2008 前翼子闆A 面回彈超差問題，通過試驗、驗證，最後再轉化為工藝數模進行精确加工，問題一次性得以解決。回彈超差問題的解決方案，對于汽車車身外觀件尤其A 面回彈問題的解決具有一定的代表性，具有較強的可實施性、可推廣性，對于如何提升車身産品外觀品質和尺寸精度等有一定的借鑒作用。
國内汽車工業發展速度舉世無雙，全球萬國品牌紮堆，競争日趨激烈。一輛顔值高的車，除了造型設計要好，做工也一定要好。精細、穩定、密封性(隔音防水)好，這些都離不開車身沖壓件幾何精度的提升。其中間隙面差就是普通消費者都能感覺的品質特性。一般的尺寸超差都好整改，但對于外觀件，尤其是外觀件回彈控制有一定難度。大多數情況下，如果外觀沖壓覆寫件模具做完了，對于遺留下來的回彈和尺寸超差問題如果不是非常嚴重，可以通過内闆帶動外闆、調整夾具尺寸等來解決；如果不是容易被感覺且不好解決的問題，一般到投産階段就放棄了。
在标緻2008 項目臨近投産階段，有個前翼子闆和機罩的搭接部分存在明顯面差，經過檢查，确定是前翼子闆拱起回彈所緻。考慮到前翼子闆是外觀件，A 面區域，不能輕易對型面進行更改，拖了較長時間面差問題仍然難以解決，緻使整車外觀質檢一直無法通過，是以需要尋找最快、最有效的辦法在最短的時間将問題解決。
工藝方案簡介和問題描述
工藝方案簡介
标緻2008前翼子闆加工工藝方案如圖1所示(對稱側省略)。
圖1 标緻2008 前翼子闆工藝方案
問題描述
标緻2008前翼子闆與機罩搭接部位有一段拱起，如圖2 所示，用沖壓專業術語描述，就是回彈造成尺寸超差，裝配後面差問題影響整車外觀效果。翼子闆3D 檢測位置如圖3 所示，檢測結果見表1，表中紅色部分為超差項。超差項在外觀A 面上，用普通的産品造型補償來矯正，存在較大風險，因為回彈運算和補償難以做到百分之百準确，并且有破壞A 面造型的風險，如果做不好會造成更大的外觀缺陷。
圖2 翼子闆和機罩搭接面差
圖3 翼子闆7 個3D 檢測位置
表1 檢測結果
問題原因分析
各工序樣件差異分析
一般情況下，從産品的檢測結果入手，需要搞清楚産品的超差項在哪裡，這個可以直接看日常的3D檢測報告和品質部門的回報。從3D 檢測結果已經發現零件的回彈超差區域，是以分析工序樣件，可以從OP40 開始檢測。由于工序樣件不同于最終産品，很多部位沒有成形到位，無法裝夾在檢測支架上進行檢測，故選擇了比較便捷的藍光掃描檢測。OP40 藍光掃描結果如圖4 所示，圖中黃色區域表示回彈超差區域；OP30 藍光掃描結果如圖5 所示，全部為綠色表示沒有回彈。
圖4 OP40 藍光掃描結果(黃色為回彈超差部位)
圖5 OP30 藍光掃描結果(全部綠色沒有回彈)
回彈原因分析
通過分析各工序樣件尺寸，發現是在OP40 翻邊工序後産生負回彈。經驗告訴我們，産生負回彈的主要原因是翻邊後材料展開長度不夠，内應力釋放發生收縮變形産生負回彈。客觀上OP40 翻邊後展開長度變長會發生拉伸變形，但仔細比對翻邊前後形狀變化，認為可能是在翻邊後的2 個凸台處因需要材料填充而産生了負回彈，這隻是分析判斷，需要進行驗證并找到回彈補償的精确值。因為時間關系，如果采用CAE成形模拟分析，時間周期和人力投入是比較大的問題，且一般隻能達到80%～90%的精度，故選擇了便捷可靠的實物試驗驗證方法。若通過數控試壓實物會産生較大成本，故選擇了先做手工樣件進行試驗。找一闆料，在枕木上敲打出2 個小台階，壓出手工樣件如圖6 所示。3D 檢測發現，最高點的回彈幅度減少了0.2mm，由此基本上确定了影響回彈的因素和解決回彈的方向。
圖6 第一次手工樣件(方向性試驗)
驗證解決方案
為了進一步驗證該方案的可行性，決定再用手工方法做三件新的手工樣件，這一次是在鉗台上制作，并用小錘子對2 個凸台形狀做了比較大的改善，如圖7 所示。制作樣件時需要考慮的因素有：後工序翻邊變形，材料的拉伸變形；材料硬化，尺寸不能偏小；模具壓出來的零件形狀更為均勻；圓角要放大，便于後續翻邊時不會有圓角部位二次成形的缺陷；修邊工序能否順利完成修邊；估算後工序翻邊後的成形外觀品質和尺寸的變化趨勢等。
圖7 第二次手工樣件(精确試驗)
将制作完成的三個手工樣件拿到後工序模具上完成後工序成形，獲得比較理想的外觀品質，如圖8 所示，幾何尺寸檢測合格，産品的拱形回彈基本消除。由此證明對問題的分析判斷是正确的，解決方案是可行的。
圖8 第二次手工樣件壓出的零件
模具調整
外觀件模具更改，需要判斷風險和可行性。當模具商聽到我們調整模具的建議時很難接受，因為模具調整工作流程複雜，包括工藝數模更改、成形分析、回彈補償、專家評審等複雜的流程，流水線作業需要比較長的周期。經過雙方反複溝通交流，模具商接受了我們更改工藝數模的建議并完成了模具的整改。更改後的工藝數模如圖9 所示，模具更改後的OP20 樣件效果如圖10 所示，模拟試壓零件效果如圖11 所示，效果堪稱完美。
圖9 工藝數模更改
圖10 模具更改後的OP20 樣件效果
圖11 模具更改後模拟試壓零件效果
總結分析與推廣應用
采用實物驗證的優點
根據筆者經驗，成形分析是首選解決問題的辦法，但有時候會受到一些客觀條件的限制，更需要考慮使用性和效率。實物驗證和模拟驗算，前者百分之百可靠，不需要成本投入，而行業内對于CAE 準确性評價最佳90%左右，有可能需要做一兩輪的整改。很顯然，這個手工制作驗證的方法簡單、實用、靈活、快捷，可靠性好。
模具更改前後全工序成形模拟驗證與實物對比
因為投産的緊迫性，采用了最便捷的方法解決了問題，之後采用CAE 進行驗證總結。我們用更改後的工藝數模替換原來的工藝數模，對兩種狀态進行全工序模拟對比，發現更改後的工藝數模經過成形分析，得出的模拟結果和前面描述的手工樣件試驗的結果基本吻合。補償前的全工序模拟，回彈最大處超過了1.3mm。看似簡單的工作，包含了很多的思考、計算、經驗參照以及人工修正，如對最終加工的工藝數模的形狀和手工樣件的形狀做過修正，主要考慮樣件是局部成形，硬化較嚴重，對于模具更改後的成形，是整個闆料的均勻成形，為此在做工藝數模的時候，将凸台尺寸适當縮小。工藝數模更改前後中間工序模拟結果對比如圖12 和圖13 所示，最終産品模拟結果對比如圖14 所示，模拟結果顯示，工藝數模更改前最終産品回彈量(測量點理論位置 差距)大面積超差(紅色線條區域内的偏內插補點)，工藝數模更改後最終産品回彈量全部在±0.5mm以内，未發現回彈超差。
圖12 OP20 工藝數模更改前後模拟結果對比
圖13 OP30 工藝數模更改前後模拟結果對比
圖14 工藝數模更改前後最終産品模拟結果對比
手工樣件與工藝數模的差異
前面提到，在做完手工樣件驗證後更改工藝數模時，縮小了凸台尺寸，原因是手工樣件有硬化，模具樣件成形更均勻，最後結果證明這個分析判斷是準确的。凸台尺寸縮小前後最終産品與模拟結果對比如圖15 所示。
圖15 凸台尺寸縮小前後最終産品與模拟結果對比
成形模拟的準确性驗證
采用CAE 模拟成形分析的準确度，比較好的情況是達到90%的準确性。舊的工藝數模模拟結果顯示的回彈值最大處1.3mm，實物檢測回彈值最大處1.06mm(藍光掃描結果，3D 檢測結果是夾緊狀态，不具有真實性)，可以估算為1mm，顯然模拟顯示的回彈值要比實物大一些。實物檢測值偏小，也可能是模具在傳遞前做過回彈調試，減少了回彈幅度，隻是沒能完全解決。
成形分析的優點是能夠進行電腦運算模拟驗證，可以有更多的選擇空間進行試驗，對于回彈的方向性判斷很容易實作。至于運算精度，筆者同意行業内的共識，對于H440 以下的鋼闆包括普闆，如果工藝數模的設計加上實踐經驗并加以優化，模拟結果和實物一緻性在90%左右，這是一個比較理想的結果。
推廣應用
本文論述的解決問題的方法和過程總結，具有一定的推廣應用價值，對于所有的外觀件尤其是開啟件來說，除A 面補償這個比較笨的辦法，要更多地在工藝補充上想辦法，在工序間解決這個問題，并通過手工或CAE 運算補償的辦法，比較輕松和可靠地解決問題。
回彈是普遍存在的現象，大部分是按照外闆跟着内闆走，或者在焊裝時通過夾持焊接裝配還有整車調整等途徑來解決。如果回彈問題不加以解決，就會在整車的外觀上存在一定缺陷，另外，時間久了，也會因為内應力釋放導緻變形。尺寸完好的沖壓件，不僅給整車生産帶來制作上的感官效果，而且更具有尺寸穩定性，對于整車密封性、降噪和防漏水等有明顯效果。
——文章選自：《鍛造與沖壓》2022年第4期