上汽大众汽车有限公司 黄平华

1.概述

后盖总成在整车装配中是属于比较重要的零件，在后围匹配中处于核心位置，和两侧的侧框及后保险杠、玻璃等都存在匹配关系。在车型开发过程中，后盖总成作为一个独立个体，不可避免的会有一些匹配问题会被重点抱怨。按照一般的逻辑，后盖总成的尺寸问题不外乎有两个原因造成：第一个就是单件尺寸超差，第二个就是生产过程中带来的尺寸偏差。从而解决问题的方式也就是去优化单件尺寸或者优化总成的工装以及生产过程。然而去优化这种已经客观存在的缺陷会造成大量的单件模具调试工作，以及工装夹具的调试优化工作，在增加项目成本的同时优化效率也不高。

本文主要针对某在产车型的后盖总成存在的角部尺寸塌陷和激光焊区域尺寸偏差问题，创造性的从零件结构设计的角度出发，讨论哪种结构的设计可以避免或者改善上述的一些尺寸问题，从而在今后的新产品设计开发阶段就可以把这些有利的信息应用进去，提高产品设计的成熟度。

2.角部塌陷问题分析及优化方案

三厢后盖在折边时经常会遇到一个问题，就是后盖后部的两个尖角在折边之后出现角部塌陷，影响尺寸匹配的同时，也会出现表面缺陷，如图1所示。

图1 后盖角部塌陷

在检查折边工艺和折边设备之后，发现后盖的后部尖角的设计状态就是不折边，仅仅是通过角推把后盖外板的翻边角度向内推，如图2所示。

图2 后盖角部折边工艺

在试验过程中发现，由于后盖外板零件在角部位置成形硬化，刚度特别大，需要较大的角推力才能把翻边面推到理想位置。而后盖内板距离角部太远，有约7mm的距离，导致在角推过程中时外板零件的尖角部位处于自由状态，缺少内板零件的支撑和压料板的压合作用，如图3所示，从而出现角部塌陷。

图3 后盖角部位置内板与外板的设计状态

基于这种状态，我们可以考虑在冲压车间修边条件允许的情况下，把内板零件角部的圆角缩小到R3mm，此时内板角部与外板圆角根部的距离就缩小到3.2mm，如图4所示。

图4 后盖内板优化设计方案

根据建议优化冲压模具得到新的内板零件之后，把角推工位的压料板通过烧焊获得更多的压料面积，同时把压料板和零件进行研配，最终获得折边后的后盖总成情况如图5所示，可以看到角部的塌陷改善了很多。

图5 内板角部延长后的后盖塌陷优化状态

然而需要注意的是，把内板的圆角延长之后可能会产生新的问题，内板角部钣金偏软。例如某车型的后盖内板在生产过程中发现了如图6所示的零件变形。经过过程跟踪发现是在冲压生产线的机械手把零件放置在输送带上的时候造成的变形。

图6 后盖内板角部生产过程中变形

检查该车型的后盖内板零件，发现在角部的咬边法兰面比较宽，尖角距离内板造型加强筋较远从而导致尖角偏软，如图7所示。

图7 后盖内板角部造型

对于这种情况，我们对比了以往十几个车型的后盖内板造型以及实际生产状况，得出了经验数据：为了保证后盖内板尖角的刚性和稳定性，尖角和内板造型加强筋的距离需小于30mm。

综上所述，为了后盖总成在后盖尖角处的尺寸质量以及稳定性，对于后盖内板尖角处的零件设计需要同时满足两个条件：

（1）在满足冲压模具零件生产以及折边模内外板合拢的情况下，后盖内板角部与外板圆角根部的距离越小越好；

（2）后盖内板尖角和加强筋的距离需小于30mm。

因此，对于后盖内板角部的设计可以采用图8所示造型。

图8 后盖内板角部造型优化建议

3.激光焊接面质量问题分析及优化方案

目前上汽大众的三厢后盖的设计方案基本上都是上下板通过激光焊接，然后再和后盖内板进行咬边。激光焊接面的质量好坏会直接影响后盖总成在Z向和X向的功能尺寸，反映到装车就有可能会影响到后盖总成下部与后保险杠之间的缝隙匹配以及后盖两侧与后保之间平整度匹配。当然，这两个匹配问题由很多因素造成，比如后盖下部本身的尺寸超差，后盖内板在X向的尺寸回弹以及折边损耗的控制等。本文对这些因素不多加分析，仅仅针对后盖外板上部的激光焊接面质量控制这个方面进行相对深入的分析。

一般的后盖外板上板激光焊接面的结构如图9所示，法兰边缘除了有两个缺口，是平坦的。

图9 某A车型后盖外板上部激光焊接面区域结构

为了保证激光焊接面的平整度质量，冲压模具在设计斜楔翻边模时会采用增加下托料的翻边方式来控制翻边法兰起皱和保证尺寸的稳定性，但是这种设计同时会造成法兰面向外翻转，如图10中黑色虚线的实际零件和紫色理论零件位置的偏差。

图10 增加下托料翻边示意图

同时在翻边完毕后由于法兰边缘存在应力释放会导致激光焊接面的尺寸波动很大，如图11所示，某A车型后盖外板单件的测量报告显示，激光焊接面左右尺寸落差达8mm。这种尺寸落差在激光焊接的时候，尽管可以通过总成夹具进行强制压合，然后完成激光焊接，对激光焊接的质量影响不是很大，出现焊接中断、脱焊的几率不是很高。但是后盖外板上下部焊接完成之后，不可避免会存在一些应力。而这种残余应力在油漆车间进行电泳以及烘干工序时会得到释放从而导致后盖变形。这种不可控的影响对后盖装车影响比较恶劣，我们还是需要从根本上想办法去解决。

图11 某A车型后盖外板上部激光焊接面区域尺寸偏差

既然是由于斜楔翻边之后的残余应力释放导致的焊接面尺寸偏差，那我们可以从残余应力的方面着手来加以控制。因此在某个新车型B的开发过程中，就在该激光焊接区域的造型设计方面提出了一个新的方案：在法兰边缘部位增加了一条加强筋，如图12所示。

图12 B车型后盖外板上部激光焊接面区域造型设计

这条加强筋的成形是在完成整个激光焊接面的翻边之后完成的，和翻边面上的其他特征一起成形。在造型方面就可以很好地控制翻边之后产生的应力释放，同时让冲压模具有一个整形的工序可以来调整该法兰边缘部位的尺寸。如图13所示，B车型后盖外板上部的测量报告中显示，这种增加加强筋的后盖外板激光焊接面左右的尺寸落差仅有2mm，而且左右基本上对称。

图13 B车型后盖外板上部激光焊接面区域尺寸偏差

B车型的后盖外板造型设计获得了一定的成绩，比起A车型的尺寸落差8mm有了很大的改善。然而根据自身的经验积累和判断，如果在激光焊接面区域除了增加加强筋，再增加一两个工艺缺口，应该可以使得该区域在翻边过程中应力释放更加彻底，激光焊接面的相关尺寸得到更好的控制，如图14所示。这类的后盖外板设计已经应用在新的项目中，然而目前零件还没有量产，具体的对于零件优化的效果还有待进一步验证。

图14 后盖外板上部激光焊接面区域结构优化建议

4.结论

在项目开发前期，可制造性分析对于零件的设计非常重要，直接关系到单件以及总成装车的质量。因此，我们需要在项目过程中随时总结一些好的零件设计方案，避免在后续新车型中出现类似的缺陷。

本文针对三厢后盖总成常见的角部尺寸塌陷和激光焊质量两个问题进行了深入的分析讨论，同时结合实际生产现场经验，获得了一些可以明显改善单件和总成质量的设计理念。

（1）在满足冲压模具零件生产以及折边模内外板合拢的情况下，后盖内板角部与外板圆角根部的距离越小越好。

（2）后盖内板尖角和加强筋的距离需小于30mm。

（3）后盖外板上部激光焊接面区域的法兰边缘需要有加强筋，同时开工艺缺口。 □

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