【摘要】 基于現場實踐，通過修改整形模倒圓角R值的方法來改變沖壓件的主要關聯尺寸，逐步修整段差值并最終使段差值符合公差要求，以滿足整車質量要求。同時依據現場實踐成果數據，逆向研究倒圓角R值與段差值之間的關系，并歸納總結出段差值超標的最佳改進方法和正確方向。

1  引言

當新車型開發處于全工序樣件試制階段時，尤其是上市前的各P次試制階段，模具已經制造完成并預驗收出廠和運抵生產現場。如果試制過程中發現車身沖壓件之間搭接，或車身與外飾件之間的段差超出公差時，將模具退回模具廠重新數控加工型面的方法顯然無法滿足試制和量產上市的要求，且成本高昂，風險大；若采用模具鉗工的大面積修改模具型面的措施，更是無法保證質量和試制計劃節點要求。

本文基于現場實踐，通過逐步修改模具“倒圓角R值”（本文以下簡稱“R角”）大小的方法來改變沖壓件R角及問題的關聯尺寸，最終控制段差在公差要求范圍內，可保證整車質量。在每次修模試制的過程中，現場詳細記錄了模具R角、沖壓件R角、沖壓件關聯尺寸、試裝段差值等系列數據，采用逆向建模和分析辦法，找到模具R角對沖壓件R角、沖壓件關聯尺寸、以及段差值之間的影響程度，并最終分析得出實踐經驗結論，用以指導日后設計變更修模或技術質量攻關等工作。

2  問題狀態描述

2.1  問題及背景

某品牌車型在P次試制階段，整車檢驗員發現車身左側圍外板（大沖壓件）與后保險杠（大塑料件）之間的段差在2.5～2.7mm之間，超出設計公差0～0.8mm的標準，屬于外觀質量不達標。

由于當時處于P₁次試制的關鍵時期，汽車零件、生產工藝、連線生產節拍正處于最后的關鍵的驗證期，各種試驗、評價等也緊鑼密鼓地進行，此時已經不適合將模具運抵模具廠進行修模，只能采用手工修模來解決問題。

2.2  問題的模型簡化

左后側圍外板與后保險杠之間的裝配關系如圖1所示，即：后保安裝支架“C”安裝在左側圍外板“A”的承臺面上，后保險杠“B”安裝在后保安裝支架“C”上。AB兩個零件搭接處，A相對B上表面的高度差即為段差。

根據A、B、C 3個零件之間的裝配關系，將圖1裝配實體的截面圖進行模型簡化，如圖2所示。

圖2中H為M面相對G面的垂直高度，h為N面相對G面的垂直高度， “零件A與B”之間的段差即為“M面比N面的高度差”，即“H-h”的差值。

因此，原問題“段差最大為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  原因查找與分析

3.1  零件實物檢測

（1）通過三坐標光學掃描檢測，可判定：①零件B和C符合設計要求。②零件A的問題關聯區：M面和G面大部分符合數模，但R角及其關聯區有偏差。

（2）用半徑規實測零件A的R角：R=3mm，小于數模R=7mm。

由于后保安裝支架C是裝配在左側圍外板的G面上，與R角曲面無接觸，因此現有證據無法直接證明“R=3mm，小于數模R=7mm”與“段差超標”存在必然聯系。

3.2  推測原因

考慮到三坐標光學掃描本身存在測量誤差，且目前僅有“R=3mm，小于數模R=7mm”這唯一線索，因此本人不得不依據經驗進行推測，即：

假設R值是段差超標的重要原因，那么修模改變R值必然導致段差實測數據明顯變化。

4  對策與實施

依據3.2的假設，并考慮到“實物R=3mm”<“設計數模R=7mm”，因此修模對象為OP40工序的整形模，方向為往數模尺寸靠攏，即：適當加大模具R角，取樣試制檢測，觀察段差值的變化情況。

4.1  對策1：第一次嘗試修模R=4mm

通過手工打磨拋光，精修左側圍外板模具R角，并立即沖壓取樣送后工序車間試裝。

結論1：修模后實測R≈3.8mm；數臺試制車輛段差的測量值分布在1.8～2.0mm的范圍，整車質量改良明顯。即：R角變大后，段差明顯縮小。

4.2  對策2：第二次修模R=5mm

依據上述對策再次手工修模。

結論2：修模后實測R≈4.5mm，試模后取樣件試裝，并測量多臺車的段差在1.0～1.3mm范圍內，改良明顯；手摸等感觀檢測法，認為外觀質量基本符合要求。

4.3  對策3：第三次修模R=6mm

依據上述對策第三次修模。

結論3：修模后實測R≈5.5mm，試模后取樣件試裝，并測量多臺車的段差在0.3～0.5mm之間，完全符合0～0.8mm的段差設計標準；手摸等感觀檢測法判定合格；整車評價該處段差合格，達到上市質量   標準。

4.4  最終結論

經過現場多次原因查找和修模等實踐活動，證明“R=3mm與設計R=7mm的偏差”是左后側圍外板與后保險杠段差的要因。修改R角后最終將段差在公差范圍內，確保整車符合質量標準。

5  數據統計與逆向建模分析

5.1  “R角”與“段差”關聯曲線圖

統計上述各次修模形成表1的數據表，并繪制段差與R值之間的關聯圖，如圖3所示。

結論：左側圍外板R角與段差數值近視于線性關系，當R角接近于理論值時，段差值達到設計公差要求。

5.2  逆向建模分析

5.2.1 整形模R區域簡化模型

如圖4所示，當模具r小于沖壓件R時，上模下壓整形過程中，上模r角對沖壓件進行了“二次拉伸”。

5.2.2  進一步簡化模型

如圖5所示，當上模r角向下對沖壓件R角進行施壓過程中，由于e、E、f、F的造型阻礙了其他區域的金屬材料流向R角，最終只有“E-R-F”連線金屬板材發生變形。

事實證明：

（1）整形過程中，與壓力方向一致的Y邊及R角弧線被明顯拉長；與壓力方向垂直的X邊因模具r角的摩擦阻力而拉長量相對較小。

（2）由于凸凹模間隙，尤其是R角和側壁Y的間隙，會導致每次修模后沖壓件側壁（Y線）不再重合。

兩個因素最終形成了如圖6中所示的差異圖：即表示實物狀態的“實線”，與表示設計理想狀態的“虛線”不重合，進而形成了裝配段差超標的問題。

 5.3  制造“零間隙斷面檢測規”分析

另外，為了更直觀地檢查修模后沖壓件R角變化情況。在對策1制定后，要求檢具廠制造“零間隙斷面檢測規”快遞到沖壓廠，以檢測如圖5所示的模具及沖壓件的截面曲線的修模變化情況。

通過“零間隙斷面檢測規”對各階段修模情況及試制樣件的檢測，也證實了圖6現象的存在，并逆向還原段差超標的形成過程。

5.4  逆向分析結論

整形模的圓倒角R值在小于拉伸模相同位置的圓倒角R值時，會導致沖壓件整形區的側壁及圓角弧線被拉伸長，進而影響側壁面和底部面的形位尺寸。從理論上來說，R值的變化量與整形伸長變化量呈線性關系。但在實際中，由于凸、凹模之間的間隙、材料流動的摩擦力、金屬板材的彈性塑性變形、手工修模偏差、測量誤差等因素，導致實際結果與理論數據圖線略有偏離，但總體趨勢一致。

6  結束語

整形模的倒圓角R值的變化量與沖壓件的側壁面及底部面的伸長量之間的線性變化趨勢，可以用來指導沖壓現場進行模具設變的手工維修、技術質量攻關等工作。但由于現實中存在模具、材料等多方面的影響因素，因此現場手工修模必須采用“蠶食”的方式，即先“找準方向”，再找“變化關系量”，一步一步地對模具進行修改，最終達到風險最小、成本最小、質量最佳的狀態。