同步工程(SE,Simultaneous Engineering)是指對產(chǎn)品與工藝、工裝的開發(fā),產(chǎn)品與質量目標同步規(guī)劃,使開發(fā)者從概念開始就考慮其他子系統(tǒng)的接口和需求,考慮后續(xù)工藝、工裝的水平和能力以及質量目標的實現(xiàn)要求,即開發(fā)時就考慮到整個產(chǎn)品生命周期內的所有因素(包括質量、成本、進度和用戶要求)的一種系統(tǒng)方法。
工藝、工裝人員從概念設計階段就要加入到車身設計工作中,將必要的工藝約束條件提前引入進來,并對實際生產(chǎn)中可能發(fā)生,并影響質量、成本和周期的問題,進行識別和分析,通過和造型、產(chǎn)品等部門的溝通討論,在數(shù)據(jù)階段,提前解決產(chǎn)品數(shù)據(jù)上存在的、絕大多數(shù)的工藝問題。
沖壓同步工程在新車型開發(fā)中的應用
新車型數(shù)據(jù)主要包括CAS、主斷面和產(chǎn)品數(shù)模。沖壓需要針對沖壓件成形性、材料利用率,模具成本、結構可行性、生產(chǎn)穩(wěn)定性和設備適用性等方面,開展同步工程分析。
CAS分析
CAS(Concept A Surface)是指汽車初步造型面,就是在造型前期效果圖出來后,先在電腦中借助三維軟件做一個初步的三維造型曲面出來,用作前期評審、造型細化,以及總布置和各種前期可行性分析。
⑴分縫和外觀R角檢查。
在前期的外CAS面上,車身分縫和外觀R角(包含特征棱線R角)會逐步確定。沖壓SE要對CAS面上的分縫和外觀R角(包含棱線R角)等進行以下檢查:
1)分縫是否合理,沖壓工藝是否能夠實現(xiàn);
2)分縫是否會造成產(chǎn)品表面質量缺陷;
3)分縫是否會導致模具局部強度偏弱;
4)分縫是否會導致制件材料利用率偏低;如圖1所示,A點同時是發(fā)蓋和翼子板兩件材料利用率的關鍵點之一,結合兩件的成形,建議參考圖1所示調整此點位置;
5)特征棱線是否會造成產(chǎn)品表面質量缺陷(特別是滑移線);
6)外觀R角是否太小而無法實現(xiàn),或者導致產(chǎn)品存在開裂風險;
7)是否存在沖壓負角;如圖2所示,翼子板三角區(qū)在Y向有3.5°負角,建議翼子板三角區(qū)負角區(qū)域改成Y向5°;
8)轉角是否過尖而導致表面變形缺陷;
9)尖角處是否滿足沖壓模具結構強度要求。
車身的外觀R角,包括車身外覆蓋件A面輪廓的R角,以及A面內部棱線R角,既關系到車身外觀,也關系到工藝工裝的難度。尤其是貫穿車身的腰線,其R角的大小,關系到腰線的銳利程度,影響到車身整體造型風格。
清晰而銳利的腰線,能使車身充滿力量感,但要做出“銳棱”的效果,需要在CAE模擬分析,基于此,沖壓SE需要根據(jù)現(xiàn)有的模具工裝技術水平,給出客觀可行的外觀R角(含腰線R角)工藝建議值(圖3),并和造型部門充分溝通,以達到造型和工藝上的平衡。如圖4所示,后背門的造型平面窄,最窄只有8mm,翻邊時壓料面積小,容易竄動,進而影響A面品質,且棱線R小,滑移較大;建議圖4所示棱線R放大到R25,此處平面最小距離控制在15~20mm,加大有效壓料面積,保證A面品質。
⑵第一道翻邊。
第一道翻邊,指的是CAS造型A面輪廓R角下方的型面,根據(jù)工藝的不同,可分為拉延型面的側壁,翻邊面,以及側整形面。該部分型面不屬于造型A面,對造型沒有影響,但是由于零件匹配的關系,牽涉到?jīng)_壓、車身、內外飾、電子電器等多個部門,所以對于產(chǎn)品數(shù)模制作的意義重大。
在CAS階段,沖壓SE要考慮外覆蓋件的成形,依據(jù)經(jīng)驗分析,提出第一道翻邊角度的工藝建議值,作為產(chǎn)品設計的約束條件,以確保車身數(shù)據(jù)具有良好的工藝性,如圖5所示。
主截面分析
車身主截面(又稱“典型截面”)規(guī)定了白車身主要部位的結構形式、搭接關系、間隙設定、主要控制尺寸、生產(chǎn)工藝、人機工程、法規(guī)等各方面的信息,是車身數(shù)模設計的主要依據(jù)(圖6)。