车身棱线锐度修复技术的运用

汽车车身棱线设计是整车造型设计的关键因素，但随着批量高速生产的进行，冲压模具棱线会逐渐磨损，导致车身棱线锐度钝化。本文阐述了某车型翼子板外覆盖件棱线锐度钝化，通过棱线锐度修复的方法，来提升车身棱线锐度。

随着汽车产业的高速发展，供给逐渐趋向饱和，市场竞争愈加激烈。汽车车身棱线设计不仅能够增强整车外型立体感、运动感、视觉感，是汽车产品的重要卖点，还涵盖了大量的设计语言、品牌、空气动力学、制造工艺、造型设计等相关信息。为了保持和提升汽车外型的美观，模具棱线锐度修复技术越来越受到冲压模具行业的关注，目前行业内缺乏车身棱线锐度修复技术的实践经验。

目前，车身棱线锐度修复的主要方法有三种：⑴整体拉延模具重新复制，按拉延模具原始数据重新加工一套新模具，时间周期8～10个月，费用成本150万元～200万元。⑵拉延凸模型面整体降铣，按降铣量增加支撑垫板，时间周期1～2个月，费用成本80万元～100万元。⑶拉延凸模棱线烧焊研修，重新修复提升棱线锐度，时间周期5～7天，费用成本5万元～10万元。

德国Audit质量评审人员通过DLM棱线锐度特征值(图1)判定车身棱线锐度质量。评审标准一，棱线锐度符合性：与车身设计的CAD理论锐度相比，棱线实际锐度越大，目视效果越好，量化到数值上，其DLM数值越大。评审标准二：棱线锐度稳定性，监控不同批次的棱线锐度变化，变化数值越小，越稳定，量化到数值上，其DLM数值曲线重合度越高。

图1DLM棱线锐度特征值

数据建立

数据建立分为：GOM扫描(图2)、三坐标测量(图3)、数控机床测量(图4)。GOM扫描前将模具放置在压机工作平台上，保证整体平度偏差在0.1mm以内。对比GOM扫描数据与模具原始数据，发现棱线前段磨损量最大数值为-0.098mm，后段磨损量最大数值为-0.048mm，其他区域数值在-0.03mm以内。三坐标测量棱线两侧30mm以内数值，间隔50mm测量一次，同时测量远端型面点位，对比三坐标测量数据与模具原始数据，发现棱线前段磨损量最大数值为-0.153mm，后段磨损量最大数值为-0.144mm，其他区域数值在-0.08mm以内。同时对比数控机床测量数据与三坐标测量数据，两者数据变化趋势一致，偏差值在0.03mm以内，多次同理论数据拟合，并采用划线试走刀方式，查看划线深度判定棱线型面变量，构建棱线A面数控加工数据。

图2GOM扫描

图3三坐标测量

图4机床测量

坡口加工

焊接坡口（图5）采用数控随型加工，为保证棱线锐度修复后表面硬度达到60HRC，且硬度均匀，坡口深度3～4mm，整体深度偏差控制在1mm以内。为保护模具型面研修基准，提升棱线锐度修复精度，坡口加工宽度10mm(以棱线为中心，单侧5mm)。因模具前期进行了表面镀铬处理，焊接性能下降，为使焊材与模具母材焊接熔合性更好，防止出现焊道剥离、裂纹等焊接缺陷，坡口截面加工成U形，并保证坡口边沿直线度。坡口数控加工后，采用手工锤击的方法，使坡口边沿产生塑性变形，保证坡口边沿2mm内高于型面0.5mm以上。

图5焊接坡口

型面焊接

型面焊接使用手工氩弧焊接的方法(图6)，按照烘烤→封边→铺底→堆焊→盖面的焊接顺序。模具批量生产，大量的油脂渗入模具基体，焊接前进行火焰烘烤能有效避免焊接砂眼。封边焊接采用熔焊丝方法，使用UTPA702焊丝，焊接电流70～80mA。为避免焊道边沿塌陷，禁止正面锤击焊道。铺底焊接使用塑性较好的UTP8051Ti焊丝，焊接电流100～110mA，焊接方向与烘烤方向相反，分段焊接，焊道长度20～30mm，焊道接头与烘烤接头错开，焊接后马上进行锤击，使焊道产生塑性变形，能有效避免应力集中产生焊接裂纹。堆焊焊接使用硬度较高的UTPA600焊丝，焊接要点同铺底焊接一致。盖面焊接同样使用UTPA600焊丝，但焊道方向与堆焊方向成90°(横向焊接)，保证棱线区域无焊接缺陷。所有焊接过程必须控制焊道温度在300℃以内，焊后使用石棉布进行保温，待冷却至常温。

图6型面焊接

数控加工

数控加工使用MECOF五轴联动数控加工中心，整体加工精度控制在0.05mm以内。本次棱线加工均是按照RO数值设定，尝试创新机加走刀轨迹，由原来的垂直棱线走刀和45°走刀更改为平行棱线走刀。按照：测量→粗加工→半精加工→测量→精加工顺序进行。加工前，通过数控机床测量，检查棱线焊接区域以外的型面是否因焊接温度变化而产生变形。粗加工留量0.5mm，在加工余量为0.15mm时更换新刀片，重新加工走刀一次。在半精加工留量为0.1mm时，再次检测加工余量，防止加工过切，且每次检测前对加工型面和刀具进行清理（传统的空气吹屑方法无法完全保证铁屑的清理，少数粘连的铁屑依然存在，导致检测中有少数点位出现较大偏差）。最后两刀的检测前，均要求操作者仔细去除粘连铁屑，保证检测精度。在半精加工留量为0.05mm时，在加工区域喷涂显影剂，待显影剂完全干透后（显影剂厚度为0.02～0.03mm），再进行精加工，观察非棱线修复区域以外的显影剂是否有刮擦痕迹。精加工使用φ30mm的镜面球刀，主轴转速9000r/min，进给速度7000mm/min，精加工留量0.03mm，用于最后钳工手工研修。

型面研修

数控机床加工后棱线型面由无数小平面组成，其中加工接刀、刀具磨损和机床误差在加工过程中无法避免，均影响棱线锐度修复精度。着色研修是对数控加工误差的修正，棱线型面质量直接取决于研修效果。棱线型面由正曲面和负曲面组成，正曲面选用厚度为0.6mm的研板，负曲面选用厚度为0.2mm的自制研筒。在棱线着色研修时，为保证得到更加清晰完好的锐度，凸凹模强压区域必须100%着色，着色研修时棱线两侧交替进行。着色研修后焊道与未加工型面油石连线存在断点，需要使用油石沿棱线45度方向交叉推光(图7)，消除研修刀花和油石断点，油石按200#→400#→800#顺序进行。最后进行砂纸抛光，抛光前用宽度为2～3mm的灰胶带粘贴棱线R角，保护棱线锐度抛光时不被破坏，砂纸按800#→1000#顺序进行。

图7着色研修

棱线型面研修工作完成后，通过大线调试生产，出试装件、测量件。冲压质保通过手摸、目视、油石连线检查单件表面质量，涂装喷漆光影检查表面状态，测量中心用三坐标测量单件尺寸。最后按照德国Audit质量评定标准，对比棱线锐度修复前后的DLM棱线锐度特征值(图8)，结果显示棱线锐度修复后的数值大于修复前的数值，DLM数值越大，棱线锐度越好，本次棱线锐度修复工作完成。

图8修复前后对比

——来源：《锻造与冲压》2020年第8期

文章由易车号作者提供