同步工程(SE,Simultaneous Engineering)是指对产品与工艺、工装的开发,产品与质量目标同步规划,使开发者从概念开始就考虑其他子系统的接口和需求,考虑后续工艺、工装的水平和能力以及质量目标的实现要求,即开发时就考虑到整个产品生命周期内的所有因素(包括质量、成本、进度和用户要求)的一种系统方法。
工艺、工装人员从概念设计阶段就要加入到车身设计工作中,将必要的工艺约束条件提前引入进来,并对实际生产中可能发生,并影响质量、成本和周期的问题,进行识别和分析,通过和造型、产品等部门的沟通讨论,在数据阶段,提前解决产品数据上存在的、绝大多数的工艺问题。
冲压同步工程在新车型开发中的应用
新车型数据主要包括CAS、主断面和产品数模。冲压需要针对冲压件成形性、材料利用率,模具成本、结构可行性、生产稳定性和设备适用性等方面,开展同步工程分析。
CAS分析
CAS(Concept A Surface)是指汽车初步造型面,就是在造型前期效果图出来后,先在电脑中借助三维软件做一个初步的三维造型曲面出来,用作前期评审、造型细化,以及总布置和各种前期可行性分析。
⑴分缝和外观R角检查。
在前期的外CAS面上,车身分缝和外观R角(包含特征棱线R角)会逐步确定。冲压SE要对CAS面上的分缝和外观R角(包含棱线R角)等进行以下检查:
1)分缝是否合理,冲压工艺是否能够实现;
2)分缝是否会造成产品表面质量缺陷;
3)分缝是否会导致模具局部强度偏弱;
4)分缝是否会导致制件材料利用率偏低;如图1所示,A点同时是发盖和翼子板两件材料利用率的关键点之一,结合两件的成形,建议参考图1所示调整此点位置;
5)特征棱线是否会造成产品表面质量缺陷(特别是滑移线);
6)外观R角是否太小而无法实现,或者导致产品存在开裂风险;
7)是否存在冲压负角;如图2所示,翼子板三角区在Y向有3.5°负角,建议翼子板三角区负角区域改成Y向5°;
8)转角是否过尖而导致表面变形缺陷;
9)尖角处是否满足冲压模具结构强度要求。
车身的外观R角,包括车身外覆盖件A面轮廓的R角,以及A面内部棱线R角,既关系到车身外观,也关系到工艺工装的难度。尤其是贯穿车身的腰线,其R角的大小,关系到腰线的锐利程度,影响到车身整体造型风格。
清晰而锐利的腰线,能使车身充满力量感,但要做出“锐棱”的效果,需要在CAE模拟分析,基于此,冲压SE需要根据现有的模具工装技术水平,给出客观可行的外观R角(含腰线R角)工艺建议值(图3),并和造型部门充分沟通,以达到造型和工艺上的平衡。如图4所示,后背门的造型平面窄,最窄只有8mm,翻边时压料面积小,容易窜动,进而影响A面品质,且棱线R小,滑移较大;建议图4所示棱线R放大到R25,此处平面最小距离控制在15~20mm,加大有效压料面积,保证A面品质。
⑵第一道翻边。
第一道翻边,指的是CAS造型A面轮廓R角下方的型面,根据工艺的不同,可分为拉延型面的侧壁,翻边面,以及侧整形面。该部分型面不属于造型A面,对造型没有影响,但是由于零件匹配的关系,牵涉到冲压、车身、内外饰、电子电器等多个部门,所以对于产品数模制作的意义重大。
在CAS阶段,冲压SE要考虑外覆盖件的成形,依据经验分析,提出第一道翻边角度的工艺建议值,作为产品设计的约束条件,以确保车身数据具有良好的工艺性,如图5所示。
主截面分析
车身主截面(又称“典型截面”)规定了白车身主要部位的结构形式、搭接关系、间隙设定、主要控制尺寸、生产工艺、人机工程、法规等各方面的信息,是车身数模设计的主要依据(图6)。