一体式全封闭高强度侧围加强板冲压工艺研究
2020-03-15

文/王力,顾世欣,张楠,何刘军·一汽轿车股份有限公司

本文主要介绍了某车型采用不拼焊的一体式全封闭侧围加强板,阐述了其在工艺、成本、生产稳定性、余废料利用等方面的优越性,既提升了整车材料利用率,又推动了一体式全封闭高强板侧围加强板的应用。

全封闭侧围加强板具有提升白车身材料利用率,车身安全强度高,尺寸稳定性高,匹配关系简单,生产效率高,车身轻的优点。经过几个车型的应用,虽然全封闭侧围加强板优点众多,但是其拼焊成本高、生产稳定性差的问题一直是困扰行业的难题。本文介绍的一体式全封闭侧围加强板,就很好的克服了这两个问题,具有一定的推广应用价值。

侧围加强板

传统的侧围加强板是由几个简单的高强板组合拼接而成,这种方式的侧围加强板总成尺寸稳定性较低,降低了汽车白车身的尺寸合格率。

整体封闭结构的侧围加强板(图1),相对于多个小零件点焊合成的侧围加强板总成具有整车减重、总成强度高、尺寸相对稳定、板料成本低、大幅度降低生产设备总吨位、减少工装数量和制造成本、降低生产成本、减少生产准备的匹配时间等优势。

整体式拼焊加强板在冲压成形过程中,最突出问题有两个:⑴激光拼焊焊缝端头引起的开裂问题,导致尺寸稳定性较差、废品率高。⑵生产中焊缝区域模具镀层磨损严重问题。而采用不拼焊的一体式封闭侧围加强板很好的规避了这两个问题。

产品特性

某车型侧围加强板首次采用不拼焊的一体式全封闭侧围加强板,如图2所示。


图1 整体式拼焊加强板

如图3所示,零件板材尺寸大小为1.6mm×1475mm×1830mm,重量为37.97kg,材质为TRIP600。

工艺分析

该产品工序内容如图4所示。

通过使用计算机模拟技术,识别产品开裂、起皱、回弹状态,对制件进行模拟分析,分析图如图5所示。

余废料利用

一体式全封闭加强板在落料过程中,门洞废料尺寸较大,二次利用价值高,如表1所示。

如图6所示,根据门洞废料的大小和形状,确定落料时门洞废料的收集方式,通过与相同的材料、以及类似材料的制件进行对比,将侧围加强板、侧围内板综合评价,确定了门洞废料的利用方案:门洞废料收集用于侧围内板T02。此方案得到产品试验认可,单车降成本56.8元。


图2 一体式全封闭加强板


图3 零件板材示意图


图4 工序流程图

表1 废料参数



图5 CAE模拟分析效果图

板料性能测试机分析

前期通过模拟分析,一体式全封闭侧围加强板,需采购材质为TRIP600、厚度为1.6mm、卷宽为1570mm的卷料,属于超宽类钢板。经过与国内外钢材生产厂家技术沟通后,目前正在试验阶段,在此项目调试阶段可以满足需求,如表2所示。


图6 废料利用

表2 模拟数据表及拉伸试验报告

成本分析

在产品设计初期,关于侧围加强板产品设计,采用何种方式,我们也进行了充分论证,关键点是设计为整体式还是拼焊式,为此我们进行了详细的分析和论证,主要涉及下面三个方案:⑴不等厚激光拼焊全封闭结构。⑵等厚激光拼焊全封闭结构。⑶一体式全封闭结构。

三种方案在材料利用率、钢加成本、拼焊成本、开卷落料成本、制件调试难度、预计冲压废品、模具国产化难易程度、尺寸精度控制、投资成本等方面进行对比,如表3所示。

通过综合对比,一体式全封闭侧围加强板投资成本低于其他方案。

实施效果

该侧围加强板量产以来,各项性能指标均达到或超出项目目标:⑴板料成本:单车板料成本165元,较以往车型降低33%。⑵生产效率:预计生产效率5次/分,实际单批次生产效率达到5.63次/分,较预期提升近12.6%。⑶生产废品率:预计废品率控制在0.3%以下,实际废品率在0.054%。⑷余废料利用:达成预计效果,单车降成本56.8元。

总结

整体高强度封闭结构拼焊板冲压生产,存在成形激光拼焊焊缝端头引起的开裂问题,导致尺寸稳定性较差、废品率高,这些问题在已经量产的车型中不同程度地制约了整体结构侧围加强板优势的展现。不拼焊的一体式全封闭侧围加强板可以完美的避免这个问题,同时生产成本大幅降低。

结束语

本项目通过对某车型侧围加强板的工艺结构进行优化,消除以往车型生产稳定性差的问题,同时通过余废料利用,提升了整车材料利用率,保证了侧围加强板的工艺先进性,大大的推动了一体式全封闭加强板的应用,为超宽TR类高强钢的应用提供了数据支撑。

表3 侧围加强板不同拼焊方式对比估算表


从长远来看,提高白车身尺寸精度、提高高强板应用率是个永恒不变的话题,产品质量决定了产品的竞争力;从内部来看,能够快速提高工艺人员生准的水平,提高工艺人员对零件、材料的掌握能力,提高工艺人员对产品质量的控制能力;从横向来看,行业内均能够进行推广,提高企业整体实力。