摘要：介绍了白车身零件尾灯固定板和流水槽总成的产品特点和质量育成过程中的主要问题。通过改变总成冲压单件分割线位置、将侧围灯口型面分到单件流水槽的方法，规避了尾灯固定板开裂的工艺难题；介绍冲压件尾灯固定板和流水槽的工艺方案、主要工序的CAE 分析结论和工艺要点。通过采用特制的焊钳、解决了零件焊接空间不足的问题，使零件焊接工艺可以采用点焊；通过在焊接夹具上设置铜垫板，解决了点焊带来的压痕、影响零件外漏表面质量。介绍了总成尺寸育成和装配过程中主要问题，并提出了整改方案及优化建议。 关键词：尾灯固定板和流水槽总成冲压
焊接
总成尺寸育成
中图分类号：TG386
文献标识码：B
尾灯固定板和流水槽总成的工艺研究
许天宇
高金强
李庆伟
贾志洋
（一汽轿车股份有限公司，长春130011）
作者简介：许天宇（1984—），男，工程师，学士学位，研究方向为白车身零件的冲压和焊接技术。
1零件介绍及尺寸问题
催化剂12.1零件尾灯固定板和流水槽焊接总成安装在白车
身侧围后部，如图1所示，总成的主体冲压单件尾灯固定板和流水槽材料均设计为st07z 、料厚0.7mm 。总成具有整车排水和安装后尾灯的功能，而且打开整车行李箱盖后可见；对零件的面品和制造精度有较高的要求。
白车身常见的尾灯固定板和流水槽总成的拆分示意如图2所示，侧围灯口型面分在冲压单件尾灯固定板。特别是对设计为细长尾灯的产品，上述分型方案常出现如下问题。
侧围
侧围灯口型面流水槽
尾灯固定板
图1尾灯固定板和流水槽总成装配示意
图2总成拆分示意
冲压单件：流水槽
32.938mm
位置1：与侧围
高度80mm
冲压单件：尾灯固定板
32mm
焊点1、2
焊点3、4分割线位置
60mm
a.零件尾灯固定板冲压成形难度大，主要问题是侧围灯口型面位置开裂。
b.侧围灯口型面位置宽度仅32mm、常规焊钳不能进行打点焊接，焊点3和焊点4焊接困难。
c.焊点1和焊点2是整车外漏焊点，按照常规的点焊工艺，焊接后造成流水槽表面较大的压痕，涂装喷漆后形成明显的表面缺陷。
以上问题中，问题1是冲压件尾灯固定板的成形性问题、是零件开发中主要问题；问题2和问题3是焊接可靠性、焊接质量问题。
2整改方案
对于示例零件尾灯固定板的冲压工艺一般设计为6序，即OP10拉延、OP20修边冲孔、OP30修边冲孔、OP40翻边整形、OP50侧整形工序、OP60修边冲孔。由图2所示，尾灯固定板的侧围灯口型面在
零件最大冲压方向上有14°的冲压负角，因此，这部分型面需要通过OP10拉延工序和OP50侧整形工序实现。但OP10拉延工序的侧围灯口
型面位置拉延深度到达80mm、成形宽度仅32 mm，在拉延过程中此区域材料过度拉伸、出现严重开裂问题；同时，OP50侧整形工序整形区域过大，不利于保证整形区域型面尺寸。零件设计形状决定尾灯固定板工艺性较差、会产生开裂等质量问题。
零件尾灯固定板的工艺难点是解决拉延工序在侧围灯口型面的开裂问题，在无法改变总成产品造型的前提下，可以通过改变总成的冲压单件分割线位置实现优化冲压单件成形性的目的。分割线的优化方案如图3所示，侧围灯口型面分在冲压单件流水槽，更改后的产品造型如图4和图5所示。这种产品造型简化了尾灯固定板的零件造型、降低了零件的工艺难度，规避尾灯固定板的OP10拉延工序开裂难题；分在冲压单件流水槽的侧围灯口型面可以通过侧整形工序实现。
详细介绍优化零件分割线的尾灯固定板和流水槽总成的冲压工艺、焊接工艺及总成质量育成要点。3冲压工艺方案
3.1尾灯固定板的冲压工艺方案
零件尾灯固定板的冲压工艺流程如图6所示，零件总计6序，即OP10拉延、OP20修边冲孔、OP30侧
修边切开、OP40翻边整形、OP50冲孔侧冲孔、OP60翻孔。除零件简单的翻边和翻孔外，OP10工序拉延出零件所有型面；OP10拉延工序是零件的关键工序、决定零件的成形质量，OP10拉延工序的CAE分析结果如图7所示。
a.拉延工序成形状态良好、材料塑性变形充分，但位置1材料减薄较大、减薄量25%，实际调试过程中有开裂风险。
b.区域1容易有材料增厚趋势、拉延结束前5mm材料仍然增厚（图8），需要调试中重点关注、避免产生褶皱或者波浪缺陷。
c.如果位置1在实际调试中出现开裂、并且通过工艺参数不能解决，需要在拉延结束前5mm、在区域1和区域3增加刺破；如图9所示。但不能采
三辊轧管机图4尾灯固定板单件型面变化
图3分割线位置变化
图5流水槽单件型面变化
焊点1、2焊点3、4半透明纸
分割线位置
分割线位置
用坯料切角，切角会造成导致区域4出现褶皱。
由以上分析，去掉侧围灯口型面的尾灯固定板没有重大的质量问题风险，零件工艺性好。3.2
流水槽的冲压工艺方案
零件流水槽的冲压工艺流程图如图10所示，零件总计6序，即OP10拉延、OP20修边冲孔、OP30侧修边切开、OP40侧修边冲孔、OP50翻边、OP60侧翻边。其中OP50和OP60两序翻边决定与侧围灯口型面的质量，OP10拉延工序和OP50、
OP60翻边工序是关键工序。OP10的CAE 分析结果如图11所示。
a .拉延工序件材料塑性变形充分，但位置1出现开裂。分析拉延工序件的成形过程，裂纹产生在拉延结束前5mm ；因此，需要在OP10拉延工序
设置刺破刀、刺破刀在拉延结束前5mm 刺破板料，刺破刀位置及OP10拉延工序的CAE 分析结果
如图12所示，开裂问题消除。
b .位置2材料增厚趋势、拉延结束前5mm 材料仍然增厚（图13），有褶皱的可能。拉延模具需要在右侧设置强度高的槛形拉延筋、控制右侧的材料流入，避免褶皱问题。
OP50翻边整形工序和OP60侧整形工序是决
定侧围灯口型面质量的关键工序，各工序件的工艺造型及工序间形状变化如图14所示。从OP40
图6尾灯固定板工艺流程示意
OP10拉延
OP20修边OP30侧修边OP40翻边整形
OP50冲孔OP60翻孔
翻孔
冲孔侧冲孔
翻边整形
侧修边
切开
修边
图7拉延工序CAE 分析结果
图8
拉延结束前5mm
分析结果
刺破刀
位置1：
减薄25%图9拉延工序减薄位置及切断刀示意
图10流水槽的工艺流程示意
位置2：增厚趋势
a
位置1：开裂
图11拉延工序CAE 分析结果
图12
增加刺破工艺的拉延工序CAE 分析结果
OP10拉延
OP20修边
OP30侧修边切开
OP40侧修边冲孔OP50翻边OP60侧翻边
翻边
冲孔
侧修边
切开
修边
侧修边
侧修边
翻边翻边翻边侧翻边
侧翻边
到OP50，材料局部有伸长的趋势；从OP50到OP60，材料局部即有伸长、也有压缩的趋势。
OP50工序内容是普通的翻边，常规模具结构
即可实现；而且翻边高度4.5mm ，材料变形程度不大，OP50翻边过程的CAE 分析结果如图15所示：
材料成形过程安全，没有开裂风险。
OP60工序内容是斜楔翻边，分模线和斜楔的
工作方向如图16所示；模具结构较为复杂，设计为
斜楔翻边、吊楔压料的双楔结构。受翻边角度限制，模具设计为采用斜楔翻边；同时，受产品形状限制、压料体在Z 方向上存负角，压料体不能采用垂直压料，考虑模具布局空间、压料体设计为吊楔压料结构；双楔结构如图17所示。
OP60工序翻边过程的CAE 分析结果如图18
所示，材料成形过程安全、没有开裂和褶皱风险。
由以上分析，零件流水槽没有重大的质量问题风险，侧围灯口型面通过翻边工序实现。
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4焊接工艺方案
总成的单件分割线变化解决了冲压单件的成
形困难问题，但是总成零件的侧围灯口型面焊接空间仅32mm 、焊接3和焊点4焊接空间不足。
对于这种小空间焊接问题、常规的解决方案是采用手工弧焊的焊接方式，如图19所示：某车型
尾灯固定板和流水槽采用10mm 的三段弧焊。这种焊接方式虽然解决了焊接空间问题，但也带来了如下新的问题。
a .对于本例料厚0.7mm 的薄板零件，弧焊造成零件产生较大的热变形，影响零件尺寸。
b .手工弧焊稳定性差、容易产生烧穿等质量缺陷。
c .与点焊相比，增加了材料、人工成本。为了更好地控制焊接质量、降低生产成本，对于示例0.7mm 的薄板类零件优先采用点焊。为了
槛形拉延筋
图13
拉延结束前5mm 分析结果
OP60工序件
OP40工序件OP50工序件图14侧围灯口型面材料变化过程
图15
OP50翻边过程CAE
分析结果
图16OP60翻边分模线及工作方向
图17
OP60翻边工序双楔结构示意
图18OP60翻边过程CAE 分析结果
压料吊楔
翻边斜楔
压料体分模线
吊楔方向
翻边分模线
斜楔方向
图19微生物检查
弧焊示意环二肽
弧焊
解决焊点3和焊点4的焊接空间不足问题，点焊焊钳需要采用特殊焊钳、焊钳下电极特制，下电极尺寸如图20所示，电极帽直接安装在电极臂上，没有中间的电极杆，下电极的极限点焊空间27mm 。即使采用特制的焊钳，焊接时焊钳电极与零件的空间也非常小，手工点焊的方式极易造成焊接分流、影响焊点强度；因此，对于这种小空间的焊接，需要使用机器人焊接。
由以上分析，尾灯固定板和流水槽总成的焊接方式采用机器人点焊、总成的焊点数7个（图21），焊接1个工位、夹具1套。
按上述焊接工艺方案，焊点1、2会造成流水槽表面压痕、打开行李箱后可见；解决方案如图22所示：在焊接夹具上增加铜垫块、焊钳上电极通过铜垫板完成点焊，流水槽外露面不与焊钳直接接触，避免
产生压痕。焊接的动作关系是：安装铜垫板的夹具压臂1夹紧，焊接焊点1、2；压臂2打开，焊接焊点5、6；然后焊接影响零件搭接的重要焊点3、4，最后焊接焊点7。对铜垫板的技术要求如下。
a .铜垫板主体材质为CrGrCu 。
b .铜垫板板厚一般设计为10mm 。
c .铜垫板安装后要求与零件流水槽焊接面贴合，铜垫板在垂直于焊接表面的方向应设置调整量。
d .铜垫板安装位置需绝缘处，避免焊接分流。
5总成尺寸控制要点
按2.1节的冲压工艺方案，冲压单件尾灯固定
板和流水槽的单件尺寸合格率均可以到达95%（公
差带宽度1mm ）；因此，尾灯固定板和流水槽总成总体状态较好，白车身质量育成过程中的主要问题如图23所示。
a .合成整个侧围总成时，流水槽与侧围外板在侧围灯口型面尖角位置干涉。
b .尾灯固定板和流水槽总成焊接后，流水槽前端型面翘曲、最大翘曲量5mm 左右。
决定尾灯固定板和流水槽总成尺寸的主要因素为冲压单件尾灯固定板和流水槽的尺寸、冲压单件尾灯固定板和冲压单件流水槽的匹配状态。对于问题a 和问题b ，主要从上述因素去解决。
问题1的发生主要由冲压单件流水槽的型面状态影响；为了避免干涉问题，采用的方案是沿与侧围外板的间隙方向、向内修正尖角区域型面；但在冲压模具制造和调试完成的前期下，这种更改工作量相对繁琐。为了减少模具的更改量，在产品开发初期对冲压单件流水槽的尖角位置型面设置（0，-1）的偏移公差，避免了合成侧围总成时出
图20
焊钳示意图
26.662mm
图22铜垫板焊接示意
焊点1、2焊点5、6
焊点3、4
焊点7
焊
铜垫板
压臂1
图23总成问题示意
问题2：前部平面翘起
E 面
问题1：侧围尖角干涉型面
图21
焊点示意
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