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冲压件品质基准书设计方法

2014-10-24   金属加工热加工第21期

  冲压件品质基准书(SQM)是新车型开发冲压同步工程领域的重要交付物之一,冲压件品质基准书的设计需要基于以下输入文件,分别为产品设计人员输出的孔功能描述表和焊装工艺人员输出的夹具式样书(MCP)及总成品质基准书。冲压件品质基准书要根据这些输入文件设定冲压件在检具上的定位、S面及夹紧点并约束单件检测位置和尺寸公差,以保证根据冲压单件品质基准书制作检具能够正确有效地对冲压件进行检测。冲压单件与各级小总成、大总成的主定位点应具有继承性[1],使单件检具能够真实准确地反映冲压件在车身系统的状态。冲压件公差要根据白车身、分总成的公差进行系统分解,在满足车身匹配的前提下降低制造成本,缩短开发周期。
  一、冲压件品质基准书设计流程
  品质基准书设计流程如图1所示,首先应选择冲压件放置方向,其次要选择定位点,定位点应与夹具定位点统一,再次要设置测量点及测量方式,最后设置测量公差。

  二、冲压件品质基准设计原则及方法
  1.品质基准书模板
  每一个冲压件均需按照标准模板编制一份品质基准书,将所有冲压件的品质基准书整理成册便成为该车型的冲压件质量标准手册。编制品质基准书时需要以下输入文件:零件三维数模、焊点布局图、夹具式样书(MCP)、特殊公差文件、冲压件孔功能描述表。品质基准书中主要对冲压件在检具上的定位方式、S面及夹紧点布置、检测手段及零件检测公差的设定进行描述[2],品质基准书模板如图2所示。

  2.品质基准书设计方法与原则
  (1)检测放置方向以某一方向截面图表示冲压件在检具上的放置方向,并在图中标出零件相对于车身坐标系旋转的角度。
  为准确真实体现冲压件的精度状态及其对车身的影响,冲压件放置在检具上的方向尽量与其在车身坐标系中的位置一致,特别是车身上的安装件如翼子板、车门内板等。如考虑到便于操作等原因,可将冲压件旋转±90°或±180°。冲压件的取放要方便,如经过旋转角度后,零件内部仍有局部负角,可在检具上适当逃料。要有利于检测数据的读取和确认,如U形不带凸缘梁类件,尽量凹形放置,以便于周边面的测量。如侧面有孔且精度较高,不便于销子划线和精度确认时考虑将件凸形放置。螺钉车削试制和车身精度调试时,会采用在冲压件上划线的方法进行精度分析,因此同一总成的件可考虑放置方向一致。如左侧围总成的件-Y向朝上放置,地板总成的件+Z向朝上放置。
  (2)定位及夹紧点布局概括显示检具定位孔(见图3中SB93、SB94)、S面及夹紧点(见图3中SB01、SB93)的位置和数量。此外还显示断面规、测量边和测量孔的位置。

  定位及夹持:依据冲压件在检具和夹具上定位的一致性原则,因此冲压件在检具上定位孔、S面及夹持点位置选取应参考焊装MCP文件中冲压件在夹具上的定位和支撑方式,但要综合考虑冲压件回弹、刚性、配合关系等因素进行适当选取,以避免冲压件和检具干涉并保证放置的稳定性。
  断面规和检测块:参考焊点布局图样,如果焊点所在面没有孔且不能通过周边面进行检测,而此面精度对焊接质量又有较大影响,则需要对这个面设置断面规或检测块进行检测。断面规用于测量一个截面面差,因此焊点呈直线状布局时适用,当焊点呈片状布局则需布置多个断面规进行检测,为便于加工、装配和标定,断面规放置方向尽量与车身坐标系保持一致。对于车身外覆盖件的重要匹配面需要设置检测块对型面的间隙和面差进行检测,如翼子板与发动机舱盖配合处。
  (3)定位及夹紧点断面图样在定位孔、S面和夹持点位置沿车身坐标方向或夹持方向做断面,断面图样中详细显示定位销类型、S面布置、夹紧布置及方向、轮廓线检查式样。
  定位销类型、零贴布置、夹紧布置要参考MCP中的断面(MCS),原则上在MCS中设置支撑面及夹紧,在SQM断面图相应位置也应设置S面及夹紧。但冲压件在检具上的定位毕竟不同于在夹具上定位,要综合考虑冲压件回弹[3]、刚性等因素进行适当调整,以避免冲压件和检具的干涉并保证放置的稳定性。
  图4是以SB93为例,将MCP和SQM断面图进行对比。MCP中设置了两个夹紧点,因此单件SQM中也要在相对应位置设置两个夹紧点,MCP中右侧夹紧位置与定位销位置重合,因此单件SQM中将定位销设置为螺纹销,使定位销兼顾定位和夹紧功能。

  (4)检测点公差对检测边、检测面、检测孔公差进行设定。根据边、面的搭接要求和孔的功能设定相应公差范围,公差设定要适当,既能够保证车身精度又有利于产品的实现和工装的精益开发。冲压件面、止口、孔公差设定如表1所示。

  表1中所述面和孔的公差为车身系统中普遍适用公差,但有时为保证白车身焊接总成匹配精度或满足车身设计特殊要求而对冲压单件的特定部位设定公差,这种公差称为特殊公差。
  如车身纵梁与纵梁加强板、A柱与A柱加强板、门槛与门槛加强板等这些存在包容关系的配合零件,通常在加强板上与外层板件搭接面设置特殊公差,使加强板尺寸收缩,以降低配合难度,提升总成精度。再如前后车门由于自重,安装在车身上易产生下沉现象,因此对侧围上的车门铰链安装孔的孔位设置特殊公差以避免门的下沉。图5为特殊公差文件模板。

  有特殊公差的冲压件,必须参考特殊公差文件进行模具开发,即在拉深模型面或翻整类模具刀块编制数控加工程序时,不仅以数模为依据,同时还要参考特殊公差。特殊公差中的数值实际为偏差值,以图5为例说明。零件两侧面为与5401182/282配合面,特殊公差值为-0.3mm,因此两侧配合面需在现有数模的基础上向“—”方向偏置0.3mm。
  检具的设计不需要参考特殊公差,仅以品质基准书为依据即可。但在冲压件检测报告书中必须在特殊公差的部位对检测公差进行调整。以图5中的为例,焊接配合面的一般公差为-0.5~+0.5mm,特殊公差值为0.3mm,再结合冲压件在检具上的放置方向来判断应对特殊公差值做加法处理还是减法处理,此件在检具上是凹形放置,按特殊公差进行偏置后与检具S面的间隙变大了,因此特殊公差需作加法处理,因此得到处面的公差为-0.2~0.8mm。

  特殊公差文件是品质基准书的必要输入条件。特别是在定位和夹紧点布置时必须参考特殊公差。
  三、结语
  冲压件是车身总成的基本组成单元,但单件质量的高低并不能够真正决定总成的精度水平[4]。只有通过建立冲压件的品质基准书,保证模具、夹具、检具定位的一致性并控制冲压件的不同配合要求部位在相应的精度范围内,才能够提供满足车身拼焊要求的合格冲压件,更有利于制造出高精度的白车身。基于同步工程设计的冲压件质量体系标准贯穿于设计、调试、生产全过程,能够有效缩短调试周期,降低开发成本,提升车身质量。
  参考文献
  [1]杜生亚,季国荣,江杰,陈炜.汽车白车身质量控制思路与方法的探讨[J].汽车工艺与材料,2003,(11):34—36.
  [2]陈建华.冷冲压件的质量分析及控制[J].川汽科技,1989,(01):45—47.
  [3]王新莲.影响钣金零部件质量的几个因素[J].中国棉花加工,2005,(04):31—33.
  [4]李鹏.车身制造及其控制过程[J].现代零部件,2009,(01):28—30.
  作者简介:杨谊丽、王双枝,安徽江淮汽车股份有限公司。

关键词:冲压件,车型,品质基准书, | 作者 :

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