李學坤，張秀利，吳豐軍，李冬梅

（山東濰坊福田模具有限責任公司，山東 濰坊 261061）

0 引 言

車門外板按生產(chǎn)工藝可分為整體式和分體式2種。整體式車門內(nèi)外板是由整塊鋼板沖壓后包邊而成，分體式車門由車門框總成和車門內(nèi)外板總成拼焊而成，2種類型的車門在制造成本方面相差不大，主要是根據(jù)造型要求確定結(jié)構(gòu)形式。整體式車門外板成形相對于分體式車門外板更加困難，主要體現(xiàn)在成形制件型面的表面質(zhì)量、回彈、尺寸精度和模具結(jié)構(gòu)的復雜性等方面，特別是窗框部位的翹曲回彈量大，難于控制，直接補償風險大、制造成本高，是模具行業(yè)的技術(shù)難題之一。此外，各大汽車主機廠對外覆蓋件型面成形質(zhì)量和尺寸精度的要求日益提高，對回彈的控制已成為提升成形制件品質(zhì)的主要方向之一。其中，車門外板的回彈是需要重點解決的問題。現(xiàn)以某車型后門外板為例，介紹整體式車門外板窗框部位上翹回彈的控制措施，該措施通過實際驗證，取得了顯著效果。

1 開發(fā)案例及經(jīng)驗分析

某車型后門外板外形尺寸為1 285 mm×760 mm，材料為B180H1，料厚為0.7 mm，采用4道工序，左右件對稱成形，工藝方案為：①拉深→②修邊沖孔→③修邊沖孔剖切→④翻邊切邊，如圖1所示。

圖1 某車型后門外板沖壓工藝方案

按照上述成形工藝方案在翻邊工序采用不同時翻邊，利用AutoForm軟件進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數(shù)值如圖2所示，采用改造數(shù)模的方式進行回彈補償，經(jīng)過多輪分析驗證反算，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗，最終確定補償方案為窗框上角最大補償量分別為11 mm和12 mm，后期模具調(diào)試合格后全工序件型面回彈在公差允許范圍內(nèi)。

圖2 窗框部位回彈量

雖然回彈得到控制，但是數(shù)模補償量大，模具開發(fā)制造風險增大，易出現(xiàn)的問題主要有：①截面線長改變造成制件輪廓尺寸偏差；②重構(gòu)數(shù)模引起曲率變化和曲率不連續(xù)使制件外表面產(chǎn)生缺陷；③回彈量過大引起的生產(chǎn)操作弊端。因此當窗框部位上翹回彈量過大時，慎重選擇直接補償?shù)姆绞健?/p>

2 控制窗框上翹回彈過大的措施

現(xiàn)以新研發(fā)某車型后門外板為例進行說明，如圖3所示，材料為B180H1，料厚為0.65 mm，外形尺寸為1 404 mm×901 mm，外觀與以前開發(fā)車型類似，外形尺寸和料厚都有差別，由于外形尺寸增大，采用單件拉深的成形方案，仍需4道工序，沖壓工藝方案為：①拉深→②修邊沖孔→③修邊沖孔整形→④翻邊側(cè)翻邊切邊，如圖4所示。

圖3 新研發(fā)某車型后門外板

圖4 新研發(fā)某車型后門外板沖壓工藝方案

按照常規(guī)工藝方案進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數(shù)值如圖5所示，最大處達36.76 mm，回彈量大，無法對數(shù)模進行直接補償以消除回彈。

圖5 常規(guī)成形工藝方案分析窗框部分回彈

圖6所示為修邊后制件的回彈數(shù)值，工序③修邊完成后，應(yīng)力完全釋放，制件型面回彈不大，而在工序④翻邊完成后，制件回彈突然增大，說明回彈大是翻邊造成的。圖7所示為車門外板零件側(cè)面形狀，側(cè)向造型類似大圓弧且在棱線處存在多處起伏，造成前后側(cè)翻邊時存在多料翻邊和少料翻邊的現(xiàn)象，采用常規(guī)翻邊時，材料流動不均勻，與翻邊棱線平行方向存在過度擠壓和過度拉深的情況，導致成形后應(yīng)力釋放不均勻，使制件回彈加大。要改善回彈狀態(tài)，需采取措施保證材料均衡流動，抑制翻邊后應(yīng)力釋放不均勻現(xiàn)象，減小零件的回彈量。

圖6 修邊后制件回彈

圖7 零件側(cè)面

根據(jù)回彈的原因制定改善措施，控制翻邊時成形區(qū)域材料流動狀態(tài)，將常規(guī)翻邊的自由成形轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢钥刂撇牧狭鲃拥膲毫戏叿绞?，翻邊區(qū)域在受壓的狀態(tài)下逐步成形，材料流動均勻，零件應(yīng)力狀態(tài)比較均衡，翻邊后應(yīng)力釋放相對均勻，零件變形輕微，回彈變小。圖8所示為2種成形狀態(tài)成形過程的對比。

圖8 2種成形狀態(tài)對比

按照壓料翻邊工藝方案進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數(shù)值如圖9所示，最大回彈量約2.141 mm，回彈量不大，通過直接補償方式對數(shù)模進行再造，對數(shù)模曲率影響不大，可以保證再造后數(shù)模的質(zhì)量。

圖9 壓料翻邊工藝方案分析窗框部分回彈

鑒于壓料翻邊對回彈的控制作用顯著，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用小壓料器組件實現(xiàn)壓料翻邊的功能，如圖10所示，通過小壓料器與上模鑲件將制件翻邊成形的區(qū)域壓緊，調(diào)節(jié)平衡塊和型面的不等間隙并調(diào)整不同區(qū)域所受壓緊力大小，平衡翻邊時各區(qū)域的材料流動使窗框部位的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與其余部分接近。該結(jié)構(gòu)同時還避免了翻邊多料引起的起皺和少料引起的開裂。

圖10 小壓料器組件

3 實際調(diào)試結(jié)果驗證

實際調(diào)試時，首先驗證沒有裝配小壓料器時制件的回彈，如圖11所示，窗框兩上角部回彈約36 mm和32 mm，與CAE分析情況基本一致，現(xiàn)場制件回彈量大。

圖11 沒有裝配小壓料器時制件回彈

裝配小壓料器后驗證制件的回彈，如圖12所示，窗框兩上角部型面基本合格，與CAE分析情況一致，通過壓料翻邊的模具結(jié)構(gòu)結(jié)合對數(shù)模的補償，實現(xiàn)了成形制件型面的回彈控制。

圖12 裝配小壓料器時制件的回彈

4 結(jié)束語

壓料翻邊工藝主要針對成形制件在翻邊過程中存在多料少料的區(qū)域，對于單純直線翻邊的區(qū)域作用不大。利用后門外板的開發(fā)，在理論分析階段與實際生產(chǎn)制造階段，將常規(guī)翻邊工藝與壓料翻邊工藝進行對比，采用壓料翻邊工藝的后門外板的回彈情況改善顯著，解決了成形制件因翻邊帶來的回彈問題。