一體式窗框前門內(nèi)板的整形工藝

文/孫瑜，童錢虎，王鑫，熊遠·嵐圖汽車科技有限公司

一體式窗框前門內(nèi)板窗框內(nèi)外側均是匹配面，且是激光焊接面，匹配面的尺寸精度要求高，一體式窗框前門內(nèi)板窗框內(nèi)的玻璃部位板材沖切后，窗框呈幾字形窄條狀，其Y 向尺寸易發(fā)生回彈，容易引起關門力大，密封不良漏水等問題，窗框部位的整形工藝是為了將Y 向回彈尺寸整形到位，總結以往車型經(jīng)驗，列舉和分析窗框各種整形工藝的特點，為后期的車型前門內(nèi)板零件開發(fā)提供指導和借鑒。

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費者的選擇范圍也越來越大。汽車的質(zhì)量、安全和價格都是吸引消費者的重大因素。前門內(nèi)板是車身重要的支撐件，也是大多數(shù)門附件的安裝體。前門內(nèi)板從窗框結構上分為一體式窗框和分段式窗框，一體式窗框前門內(nèi)板是窗框部分和前門內(nèi)板主型面部分采取一體式?jīng)_壓成形，相對于分體式窗框結構，一體式窗框前門內(nèi)板特點是造型優(yōu)美無焊接痕跡，制造和裝配流程簡化；車門剛性好、強度高；零件窗框部分尺寸一致性好，尺寸波動小，提高了窗框部位的匹配精度。

目前，越來越多的前門內(nèi)板設計采用了一體式窗框；一體式窗框前門內(nèi)板因其產(chǎn)品特點存在一定的缺陷。首先，窗框較大且中間玻璃位置板材要被全部沖切掉，一體式窗框前門內(nèi)板拉延模只能采用雙槽而無法采用雙拼單槽，而分體式前門內(nèi)板可以采用雙拼單槽拉延，這樣一體式窗框前門內(nèi)板材料利用率遠低于分體式窗框前門內(nèi)板；其次，前門內(nèi)板窗框的立壁拔模角度小，且立壁有一定的深度，上下圓角的角度小，在拉延的過程中門框立壁容易發(fā)生開裂；最后，窗框內(nèi)玻璃位置板材全部被沖切掉后，窗框呈幾字形的窄條狀，窗框的Y 向尺寸容易發(fā)生回彈，從而引發(fā)車門關閉力變大，密封不良漏水等問題，故一體式窗框前門內(nèi)板拉延成形后在后道工序會設置一道整形工藝將回彈的尺寸整形到位，由于窗框細窄的造型和窗框內(nèi)外都是匹配面的特點，在沖壓四工序的要求下，窗框整形工藝的選擇對模具結構強度和整形效果有很大的影響，本文總結以往車型一體式窗框的整形工藝，說明各整形工藝的優(yōu)缺點，為后續(xù)車型的窗框整形工藝提供參考和借鑒。

前門內(nèi)板窗框結構及功能

圖1 為一體式窗框前門內(nèi)板及窗框斷面圖，窗框呈幾字造型，內(nèi)外側法蘭邊均為匹配面，有與前門外板的包邊面，窗框加強板的匹配面和玻璃導軌的匹配面，這些面的尺寸要求位置度±0.5mm，且要求有一定的平行度。與前門外板包邊的包邊面尺寸超差，會引起整車前后門產(chǎn)生段差質(zhì)量缺陷；玻璃導軌匹配面尺寸超差，往往會引起玻璃升降過程中產(chǎn)生異響，或玻璃上升、下降無法到位；窗框加強板匹配面尺寸波動，會引起窗框的扭曲變形，導致前門內(nèi)板關門力變大，整車上前門內(nèi)板窗框的上段與側圍存在面差。同時，前門內(nèi)板的窗框造型細且窄，為了保證尺寸精度的穩(wěn)定，焊裝工藝往往采用變形量小的激光焊接，激光焊接的工藝對零件的尺寸精度要求高。

圖1 一體式窗框前門內(nèi)板及窗框斷面圖

一體式窗框前門內(nèi)板沖壓工藝

一體式窗框前門內(nèi)板的沖壓工藝一般是四序或五序，沖壓工藝的布局是為了實現(xiàn)產(chǎn)品的特征和功能需求，為了降低模具的投資和提高生產(chǎn)效率，一體式前門內(nèi)板沖壓工藝采用短工序四工序。一體式前門內(nèi)板周圈法蘭邊是與前門外板的包邊面，側面有鉸鏈安裝孔、門鎖孔、限位器安裝孔、線束過線孔和密封膠條安裝孔，Y 向平面有許多孔，為玻璃升降的窗框孔、音響安裝孔，還有內(nèi)飾板安裝定位和固定孔等等。一體式窗框前門內(nèi)板的第一序拉延工藝成形了零件90%的特征造型，第二序需要將零件周圈工藝補充面修剪掉，將窗框內(nèi)補充面沖裁和Y 向面內(nèi)的部分孔沖出，第三序對前門內(nèi)板匹配面進行整形，最后一序對零件側面的孔進行側沖和第二序由于工藝或模具結構無法修剪的工藝補充面進行修剪。綜上所述，一體式窗框前門內(nèi)板的短工序沖壓工藝一般是：OP10拉延成形→OP20 修邊，沖孔→OP30 整形→OP40 修邊，沖孔，如圖2 所示。

圖2 一體式窗框前門內(nèi)板四工序沖壓工藝

一體式窗框前門內(nèi)板的窗框整形工藝

一體式窗框前門內(nèi)板窗框區(qū)域的造型在拉延工序已經(jīng)成形，其部位的尺寸精度也主要由拉延成形序決定，但是，經(jīng)過窗框內(nèi)玻璃升降區(qū)域的工藝補充材料在第二序被切除后，由于內(nèi)應力的釋放，零件窗框部位的Y 向尺寸發(fā)生回彈，為了將回彈的尺寸整回來，在第三序對零件窗框部位設置了整形工序，整形工序也為零件尺寸精度的提升增加了一種不用更改拉延模具而改善窗框尺寸的方法。

假如某車型一體式前門內(nèi)板窗框整形在同一序完成，窗框內(nèi)外均為正整形，其上窗框部位分模線如圖3 所示，內(nèi)外整形分模線的距離34mm 為模具壓料板的寬度，且零件上窗框部位對應的壓料板為寬度34mm的細條形，很明顯壓料板的強度不夠，容易在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生裂紋，進而開裂損壞，壓料寬度20mm 也不滿足整形壓料寬度至少60mm 的標準，壓料板的底部也無法布置提供壓料力的氮氣彈簧，壓料板壓料力不足，零件窗框內(nèi)外同時整形時，零件可能會發(fā)生竄動，影響零件尺寸精度的穩(wěn)定性。正是由于一體式前門內(nèi)板上窗框特殊的產(chǎn)品造型特點，所以以往車型我們嘗試過幾種不同的整形工藝，下面一一列舉。

圖3 窗框處內(nèi)外同時整形分模線

單側整形

單側整形是指一體式前門內(nèi)板上窗框部位在整形工序只整形窗框內(nèi)法蘭邊，窗框外法蘭邊不進行整形；根據(jù)GDT 圖紙指示，前門內(nèi)板上窗框部位內(nèi)外法蘭邊均是窗框加強件的焊接匹配面，均采用激光焊接工藝，內(nèi)外兩側法蘭邊精度尺寸要求一致；在整形序單側整形，由圖3 可知整形序模具的壓料板寬度尺寸可以做到XXmm，滿足強度、壓料寬度和氮氣彈簧布置等要求。選擇窗框內(nèi)側法蘭邊為單側整形的整形面，從沖壓角度來看，窗框內(nèi)側法蘭邊與沖壓方向基本垂直，法蘭面是垂直受力，整形效果好，而窗框外側法蘭邊與沖壓方向夾角小，整形時是拍打成形，其整形效果不如窗框內(nèi)側。前門內(nèi)板窗框單側整形工藝，保證了整形序壓料板的強度和壓料力，但窗框外側法蘭邊的尺寸全部由拉延序決定，如有改動只能從拉延序更改。

壓料板整形

壓料板整形是指在整形序壓料板上通過螺絲鑲嵌一個整形刀塊對窗框內(nèi)側法蘭邊進行整形，同時，窗框外側的法蘭邊還是通過上模整形刀塊整形，其工藝圖和模具結構圖分別如圖4 和圖5 所示。壓料板整形工藝模具的壓料板寬度為XXmm，滿足設計功能需求；窗框內(nèi)側法蘭邊整形區(qū)域對應的壓料板下部布置足夠的氮氣彈簧和設計有壓料板到底鐓死塊，以提高足夠的壓料力和整形力，但是壓料板整形工藝的窗框內(nèi)側上模整形刀接觸零件時，其壓料部位壓料板也剛剛接觸到零件，還沒有來得及建立足夠的壓料力，零件可能存在竄動，且壓料板整形的區(qū)域需要強研合，這樣可能造成整形區(qū)域成為壓料硬點區(qū)域，而其他壓料區(qū)域研合不足，進而導致壓料力不足。

圖4 前門內(nèi)板窗框壓料板整形工藝

圖5 前門內(nèi)板窗框壓料板整形模具斷面結構

分序整形

分序整形是指一體式窗框前門內(nèi)板上窗框內(nèi)外側的法蘭板分別在不同的工序進行整形，這樣每一序上窗框的整形壓料板的結構均滿足設計要求，但是前門內(nèi)板上窗框的零件結構是呈細窄狀的幾字形結構，極易發(fā)生回彈變形，分序整形，前門內(nèi)板上窗框區(qū)域分別受兩次整形力，整形零件脫模后，零件的殘余內(nèi)應力釋放兩次，零件的外在形狀也發(fā)生兩次變形，即分序整形工藝前門內(nèi)板零件的尺寸穩(wěn)定性無法保證。

同序側整形

同序側整形是指前門內(nèi)板上窗框部位內(nèi)側法蘭邊正整形，外側法蘭邊利用斜楔進行側整形，且在同一序完成。圖6 和圖7 分別是前門內(nèi)板零件上部窗框整形工藝圖和模具結構圖，其中窗框外側的法蘭邊采用50°斜楔進行側整形。同序側整形實現(xiàn)了前門內(nèi)板上部窗框內(nèi)外法蘭邊在同一工序進行整形，保證了尺寸的穩(wěn)定性，同時，模具的壓料板的最大厚度值可以達到68.3mm,其結構強度和壓料板氮氣彈簧布置空間滿足設計要求，窗框內(nèi)側法蘭邊修沖后回彈的尺寸在后序也有工序整形到位，前門內(nèi)板上部側整形也有利于外部法蘭邊的整形受力，側整形需要斜楔在驅動導板的作用下來工作，斜楔機構的布置稍有增大模具的尺寸。

圖6 一體式窗框前門內(nèi)板窗框部位同一序側整形工藝

圖7 一體式窗框前門內(nèi)板窗框部位同一序側整形模具結構

結束語

一體式前門內(nèi)板窗框內(nèi)外法蘭邊均為匹配面，法蘭邊的尺寸精度要求合格穩(wěn)定；一體式前門內(nèi)板窗框呈細窄幾字造型，窗框在拉延序成形，門框內(nèi)玻璃區(qū)域沖剪后，前門內(nèi)板窗框Y 向尺寸回彈，發(fā)生變化，容易引發(fā)關門力變大，密封不良漏水等品質(zhì)不良，后續(xù)整形工藝可以將回彈尺寸整形到位；針對一體式前門內(nèi)板上部窗框特殊造型特點，以往車型窗框整形嘗試過多種整形工藝，各種工藝各有特點，綜合比較，前門內(nèi)板窗框同序側整形工藝優(yōu)點更多。