当前位置:MFC金属板材成形网 > 正文

轿车非冲压孔金属喇叭罩实用案例和研究

2020-02-25 14:35:02 来源: 制造研究
收藏
导读: 随着汽车行业的发展和激烈竞争,特别是互联网和新能源汽车势力的崛起,客户对内饰的要求除了满足一定的人机工程、驾驶、安全及乘用的舒适性以外,对于内饰零件视觉、触感及品质要求也大大提升。对于高端豪华车型的内饰件,不仅仅要体现其功能,更要体现客户个人的品味和气质。在全球制造业成本压力与日俱增的今天,如何在较低的成本范围内,尽最大程度满足客户的要求,成为每一个高端内饰产品必须面对的课题。本文将从某国产C级车型,在非冲压孔金属喇叭罩的开发和制造过程中,针对客户提出的质量和品质问题进行了技术攻关和研究,最终使得该车型的金属喇叭罩品质有了较大提升,取得了一定的设计和制造经验总结。
文:张皖晋、余华嵩   (延锋汽车内饰系统有限公司亚太技术中心)

  0 引言

目前,铝合金和不锈钢材质的汽车喇叭罩已广泛应用到各B+、 C级轿跑车中,比如奔驰、宝马、奥迪、福特、雪佛兰、凯迪拉克、雷克萨斯、讴歌、英菲尼迪、等品牌汽车皆有应用铝合金材质喇叭罩的车型。广汽传祺品牌作为自主高端品牌的后发制人者,在C级车开发过程中为了确保自身的品牌价值和高端定位,联合本司开发了一款高、低音金属喇叭罩


1 金属喇叭罩工艺简介

下面是2个典型的金属喇叭罩的实例,如图1所示为宝马X5概念车喇叭罩,采用片材冲孔设计;如图2所示为奔驰S500车型喇叭罩,采用蚀刻网孔设计。目前金属喇叭罩基本上分为两种工艺,主要是通过规则孔位和不规则孔位来区分的。


1.1 冲孔金属喇叭罩

片材冲孔是指喇叭罩的原材质经过冲压模具冲孔而形成的片材,网孔间距和大小都是固定的。这种造型的金属喇叭罩只要前期确定网孔的排布、孔间距、孔径大小以及整个喇叭罩周围折弯边界后,通过批量定制的板材冲切,后期冲压、落料及包角成型,再经过一定的表面处理即可,工艺过程都在后期,前期成本较低。当然,这种外观效果的喇叭罩,给客户特别是高端客户而言,显然是比较单调乏味的一种形式,只是增加了车内的金属质感,运动感和个性非常不足,甚至给人一种千篇一律的感觉。

1.2 蚀刻金属喇叭罩

而另外一种形式的金属喇叭罩就是不规则孔位的形式了,这种类型的喇叭罩,网孔排布较为自由,可以设计出很优美的概念曲线分布,艺术感较强,与高端C级车和豪华轿跑系列汽车的气质非常匹配,个性得到了适当的彰显。这种不规则孔位金属喇叭罩的工艺是比较复杂的,工序较多,成本也会上升,特别是前期的主要工艺为蚀刻和阳极氧化(表面处理)。蚀刻工艺其实是腐蚀工艺的一种,在电子和装饰行业已经广泛应用,但是在汽车内部零部件方面的运用还比较少,因成本限制,主要在高端车型上有所体现

首先简单介绍一下蚀刻工艺流程,如图3所示。可以看出,蚀刻工艺的前处理阶段工序繁多,同时,前期还需要菲林的制作和曝光设备支持,又与成像技术密不可分。因而能够在一条成熟的生产线上进行一定的改造和验证是最有效的,也是成功率最高的方法,这样企业的技术实力和解决问题能力才会更好。


2 广汽传祺金属喇叭罩开发重点问题

在初期的研发验证过程中还是比较顺利的,较快的做出了样品件,在装配性能和实验方面均未遇到较大问题。然而,在使用蚀刻工艺进行开发的过程中,针对外观、品质和触感方面的问题,客户提出了比S500更高的质量需求,提出了以下几大难点和挑战。

2.1 问题描述

对现有状态喇叭罩外观质量不满意,同时金属质感不强(图 4)。在网孔重新排布后,蚀刻工艺网孔有锥度,小于1.00 mm孔位无法蚀透,外观无法满足客户要求(图5)。最外侧边缘网孔与数据比较略有变形,影响外观效果,为保证透印率,需重新排布网孔造型(图6)。

2.2 原因分析

针对上述问题进行分析后,结合供应商和公司内部专家的一些意见,从材料、工艺和设计角度,进行了多方面的验证,通过不同材料的铝材和不锈钢材料的切换,再通过后续交叉式的厚道蚀刻工艺验证,需要同时解决上述3个问题的最终方案终于浮出水面。目前选用的铝材为非镜面铝,为降低表面杂质提升可见度,喷砂后再进行阳极氧化工艺处理。但色泽偏暗,没有金属光泽感,品质感较低。客户数据设定的网孔最小孔径为0.80 mm,鉴于目前蚀刻工艺供应商的蚀刻工艺所限,因此无法满足客户最新设计的网孔大小。网孔离第一道折弯边界过近,导致折弯后,网孔有不同程度的变形。

2.3 解决方案

选用5052镜面铝,使用拉丝和阳极氧化,同时控制阳极氧化的时间和工艺,保证产品光泽度达到客户的要求,体现出金属的品质和厚重感。经过与供应商的协商与讨论,找到了数字化电路板钻孔厂家,通过3D编程,钻孔直径可以精确到0.02 mm,同时建议重新确定网孔排布,规范圆孔,大小可不一致,排布孔间距可朝外递增。由于工序和设备大大简化,该方案直接使得单件成本降低20%左右。孔边缘与折弯线离开2个料厚以上,防止孔变形。

2.4 方案说明

如图7、8所示为最终网孔排布方案,如图9、10所示为实物改善生产后的样子。该效果通过客户的一致好评,不论从外观、触感还是品质感上都有了质的飞跃,在G20杭州峰会和两会政府用车中也是大放光彩。


3 结束语

对于蚀刻工艺,由于传统蚀刻工艺需要菲林的制作,后续蚀刻工艺需要抛光、清洗和蚀刻等,相关生产设备投资大,柔性化不足,且精度只能保证在0.08~0.10 mm之间,0.80 mm厚铝合金板材最小蚀刻孔径必须保证在1.00 mm以上(网孔直径D≥料厚T×1.3),才能保证网孔蚀透[5]

而钻孔工艺精度可以保证在0.05 mm,对于孔间距和大小的要求也比钻孔严格。因此后续金属喇叭罩的网孔成型,特别适合本案中(单孔是圆孔)网孔排布经常变换的情况,可优先考虑钻孔成型,同时与蚀刻方案相比,成本也大大降低。如表1所示为蚀刻工艺的板材厚度、孔径与孔边距之间的设计准则,保证蚀刻工艺能够蚀穿孔位,外观符合通透率的要求。

孔边缘与折弯线离开2个料厚以上,防止变形(图11)。金属网罩成型后折边R角大小(下图红线所示)KD外R≥T(料厚)(图 12)。钻孔式金属喇叭罩工艺流程,可在钻孔型喇叭罩成型时参照执行(图13)。

铝合金材质延伸性能比不锈钢好,成形稳定,变形小,表面处理着色范围广(局限在白色以内)。另外铝合金因为材质性能,必须要进行表面氧化处理形成保护膜(化学氧化或阳极氧化),以保证耐磨及耐腐蚀性能,同时还要求满足腐蚀内容的盐雾试验大纲要求。在开发过程中,我们还发现如下一些典型问题和建议解决方案。

由于喇叭罩表面面积较大且为扭曲弧面,成型反弹大,成型后表面曲面与数据造型会有偏差,预估弧面变形偏差约±1.00 mm。同时,由于喇叭网面中间部分与安装支架无法做任何卡接结构,装配后喇叭网孔面与安装支架表面不能保证完整贴合,且喇叭发声时金属网罩会振动。因此需要在支撑骨架和金属喇叭罩之间增加一层PET防尘布,厚度根据骨架和金属喇叭罩的加工平面度误差来决定。

喇叭表面布满网孔,但中间对应安装支架大圆孔位置无塑料骨架支撑,强度很弱,外力作用下极易变形凹陷。建议安装支架中孔位置增加筋位来加强强度,不建议增加原材料厚度,这个可以通过注塑模具来进行调整,增加六角RIB进行骨架的加强。通过此项目的研发我们还发现,由于此零件外观平面大且周围留白,蚀刻及冲压成型加工过程很难保证表面无印迹、压痕和划伤等,且喇叭网孔表面又不能做抛光打磨处理,若表面要求为“素材光面与阳极”,不良率将很高。通过高音喇叭的经验,蚀刻报废率预计为10%,冲压成型预计60%以上(喷砂处理后不良率可降至25%左右)。所以一般建议冲压成型后表面做喷砂,再做阳极氧化处理。

相关阅读: 知识类文章 MFC转载

分享到:

声明: 本网站为冲压和钣金业内信息集合和展示平台,欢迎不同的声音和观点,为行业人士提供参考,文章并不代表MFC的观点。书面刊用本站及MFC《金属板材成形》的原创文章,必须获得MFC的书面授权;电子平台转载,则必须注明作者和出处,对于盗版、冒名和不注明出处等行为以及由此产生的负面后果,MFC保留追究的权利。

我来说两句(共0条评论,0人参与)注册 登录 |

  • 最新评论
    暂无评论

品牌展厅365天全天候线上展厅

推荐专题

 

微信公众号

冲压钣金门户

扫描或搜索关注