【摘要】 基于现场实践，通过修改整形模倒圆角R值的方法来改变冲压件的主要关联尺寸，逐步修整段差值并最终使段差值符合公差要求，以满足整车质量要求。同时依据现场实践成果数据，逆向研究倒圆角R值与段差值之间的关系，并归纳总结出段差值超标的最佳改进方法和正确方向。

1  引言

当新车型开发处于全工序样件试制阶段时，尤其是上市前的各P次试制阶段，模具已经制造完成并预验收出厂和运抵生产现场。如果试制过程中发现车身冲压件之间搭接，或车身与外饰件之间的段差超出公差时，将模具退回模具厂重新数控加工型面的方法显然无法满足试制和量产上市的要求，且成本高昂，风险大；若采用模具钳工的大面积修改模具型面的措施，更是无法保证质量和试制计划节点要求。

本文基于现场实践，通过逐步修改模具“倒圆角R值”（本文以下简称“R角”）大小的方法来改变冲压件R角及问题的关联尺寸，最终控制段差在公差要求范围内，可保证整车质量。在每次修模试制的过程中，现场详细记录了模具R角、冲压件R角、冲压件关联尺寸、试装段差值等系列数据，采用逆向建模和分析办法，找到模具R角对冲压件R角、冲压件关联尺寸、以及段差值之间的影响程度，并最终分析得出实践经验结论，用以指导日后设计变更修模或技术质量攻关等工作。

2  问题状态描述

2.1  问题及背景

某品牌车型在P次试制阶段，整车检验员发现车身左侧围外板（大冲压件）与后保险杠（大塑料件）之间的段差在2.5～2.7mm之间，超出设计公差0～0.8mm的标准，属于外观质量不达标。

由于当时处于P₁次试制的关键时期，汽车零件、生产工艺、连线生产节拍正处于最后的关键的验证期，各种试验、评价等也紧锣密鼓地进行，此时已经不适合将模具运抵模具厂进行修模，只能采用手工修模来解决问题。

2.2  问题的模型简化

左后侧围外板与后保险杠之间的装配关系如图1所示，即：后保安装支架“C”安装在左侧围外板“A”的承台面上，后保险杠“B”安装在后保安装支架“C”上。AB两个零件搭接处，A相对B上表面的高度差即为段差。

根据A、B、C 3个零件之间的装配关系，将图1装配实体的截面图进行模型简化，如图2所示。

图2中H为M面相对G面的垂直高度，h为N面相对G面的垂直高度， “零件A与B”之间的段差即为“M面比N面的高度差”，即“H-h”的差值。

因此，原问题“段差最大为2.5～2.7mm”即：

M面比N面高2.5～2.7mm。

等同于“H-h”=2.5～2.7mm。

3  原因查找与分析

3.1  零件实物检测

（1）通过三坐标光学扫描检测，可判定：①零件B和C符合设计要求。②零件A的问题关联区：M面和G面大部分符合数模，但R角及其关联区有偏差。

（2）用半径规实测零件A的R角：R=3mm，小于数模R=7mm。

由于后保安装支架C是装配在左侧围外板的G面上，与R角曲面无接触，因此现有证据无法直接证明“R=3mm，小于数模R=7mm”与“段差超标”存在必然联系。

3.2  推测原因

考虑到三坐标光学扫描本身存在测量误差，且目前仅有“R=3mm，小于数模R=7mm”这唯一线索，因此本人不得不依据经验进行推测，即：

假设R值是段差超标的重要原因，那么修模改变R值必然导致段差实测数据明显变化。

4  对策与实施

依据3.2的假设，并考虑到“实物R=3mm”<“设计数模R=7mm”，因此修模对象为OP40工序的整形模，方向为往数模尺寸靠拢，即：适当加大模具R角，取样试制检测，观察段差值的变化情况。

4.1  对策1：第一次尝试修模R=4mm

通过手工打磨抛光，精修左侧围外板模具R角，并立即冲压取样送后工序车间试装。

结论1：修模后实测R≈3.8mm；数台试制车辆段差的测量值分布在1.8～2.0mm的范围，整车质量改良明显。即：R角变大后，段差明显缩小。

4.2  对策2：第二次修模R=5mm

依据上述对策再次手工修模。

结论2：修模后实测R≈4.5mm，试模后取样件试装，并测量多台车的段差在1.0～1.3mm范围内，改良明显；手摸等感观检测法，认为外观质量基本符合要求。

4.3  对策3：第三次修模R=6mm

依据上述对策第三次修模。

结论3：修模后实测R≈5.5mm，试模后取样件试装，并测量多台车的段差在0.3～0.5mm之间，完全符合0～0.8mm的段差设计标准；手摸等感观检测法判定合格；整车评价该处段差合格，达到上市质量   标准。

4.4  最终结论

经过现场多次原因查找和修模等实践活动，证明“R=3mm与设计R=7mm的偏差”是左后侧围外板与后保险杠段差的要因。修改R角后最终将段差在公差范围内，确保整车符合质量标准。

5  数据统计与逆向建模分析

5.1  “R角”与“段差”关联曲线图

统计上述各次修模形成表1的数据表，并绘制段差与R值之间的关联图，如图3所示。

结论：左侧围外板R角与段差数值近视于线性关系，当R角接近于理论值时，段差值达到设计公差要求。

5.2  逆向建模分析

5.2.1 整形模R区域简化模型

如图4所示，当模具r小于冲压件R时，上模下压整形过程中，上模r角对冲压件进行了“二次拉伸”。

5.2.2  进一步简化模型

如图5所示，当上模r角向下对冲压件R角进行施压过程中，由于e、E、f、F的造型阻碍了其他区域的金属材料流向R角，最终只有“E-R-F”连线金属板材发生变形。

事实证明：

（1）整形过程中，与压力方向一致的Y边及R角弧线被明显拉长；与压力方向垂直的X边因模具r角的摩擦阻力而拉长量相对较小。

（2）由于凸凹模间隙，尤其是R角和侧壁Y的间隙，会导致每次修模后冲压件侧壁（Y线）不再重合。

两个因素最终形成了如图6中所示的差异图：即表示实物状态的“实线”，与表示设计理想状态的“虚线”不重合，进而形成了装配段差超标的问题。

 5.3  制造“零间隙断面检测规”分析

另外，为了更直观地检查修模后冲压件R角变化情况。在对策1制定后，要求检具厂制造“零间隙断面检测规”快递到冲压厂，以检测如图5所示的模具及冲压件的截面曲线的修模变化情况。

通过“零间隙断面检测规”对各阶段修模情况及试制样件的检测，也证实了图6现象的存在，并逆向还原段差超标的形成过程。

5.4  逆向分析结论

整形模的圆倒角R值在小于拉伸模相同位置的圆倒角R值时，会导致冲压件整形区的侧壁及圆角弧线被拉伸长，进而影响侧壁面和底部面的形位尺寸。从理论上来说，R值的变化量与整形伸长变化量呈线性关系。但在实际中，由于凸、凹模之间的间隙、材料流动的摩擦力、金属板材的弹性塑性变形、手工修模偏差、测量误差等因素，导致实际结果与理论数据图线略有偏离，但总体趋势一致。

6  结束语

整形模的倒圆角R值的变化量与冲压件的侧壁面及底部面的伸长量之间的线性变化趋势，可以用来指导冲压现场进行模具设变的手工维修、技术质量攻关等工作。但由于现实中存在模具、材料等多方面的影响因素，因此现场手工修模必须采用“蚕食”的方式，即先“找准方向”，再找“变化关系量”，一步一步地对模具进行修改，最终达到风险最小、成本最小、质量最佳的状态。