車門內(nèi)板模具開發(fā)關(guān)鍵步驟研究與應(yīng)用

文/閆浩涵，李傲宏·北京汽車股份有限公司

一直以來，在所有汽車沖壓零件生產(chǎn)過程中，車門內(nèi)板出現(xiàn)質(zhì)量問題的頻率一般高于其他產(chǎn)品，并且和與之相關(guān)的門總成與白車身的匹配也容易出現(xiàn)問題。為了降低生產(chǎn)過程中此類問題的發(fā)生頻率，本文系統(tǒng)的匯總了車門內(nèi)板沖壓零件比較常見的質(zhì)量問題，并對問題產(chǎn)生的原因進行了深入的分析與研究，制定了根本解決對策并分解到模具開發(fā)過程對應(yīng)的關(guān)鍵步驟，以便工程師能夠在模具開發(fā)過程中對這些問題進行系統(tǒng)的管理。

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，各大品牌競爭日趨白熱化，新車型推出的速度越來越快，同時以往的固定模具開發(fā)周期難以滿足模具開發(fā)的實際需要。尤其是車門內(nèi)板模具，在開發(fā)過程中極其不穩(wěn)定，后期調(diào)試及生產(chǎn)較為困難，影響整車開發(fā)周期。通過編制車門內(nèi)板模具開發(fā)管理規(guī)范可以為后續(xù)車型開發(fā)車門內(nèi)板提供幫助，縮短模具開發(fā)周期，更快速、更高效的制造出新車型。

門內(nèi)板模具開發(fā)主要管理方向

產(chǎn)品設(shè)計方向

產(chǎn)品設(shè)計階段主要驗證產(chǎn)品是否存在缺陷、成形性是否充分、產(chǎn)品能否滿足生產(chǎn)穩(wěn)定性，此階段結(jié)合各車型設(shè)計階段出現(xiàn)的問題進行重點關(guān)注，其重點分類及關(guān)注事項如下：⑴面品缺陷管理(圖1)。重點對產(chǎn)品造型設(shè)計失誤，沖壓模具無法完成或制造困難的位置進行規(guī)范。⑵成形性管理。對產(chǎn)品設(shè)計階段數(shù)據(jù)進行CAE 分析(圖2)，并結(jié)合以往車型案例，對成形性困難位置進行重點管控。⑶產(chǎn)品穩(wěn)定性管理。車門內(nèi)板造型設(shè)計時，設(shè)計者往往對生產(chǎn)穩(wěn)定性疏于考慮，導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試無法滿足生產(chǎn)要求。應(yīng)對此問題進行重點管控，產(chǎn)品設(shè)計未考慮機器人抓取位置如圖3 所示。

模具設(shè)計方向

車門內(nèi)板的模具設(shè)計主要以工藝設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計為主。在工藝開發(fā)階段確定重點關(guān)注問題及工序排布。在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段對模具結(jié)構(gòu)進行精簡化及標準化處理，減輕模具重量、降低模具開發(fā)成本，同時通過對模面進行精細化處理，使車門內(nèi)板的研配及調(diào)試更加容易，提高了生產(chǎn)效率。

模具制造及調(diào)試方向

對模具調(diào)試方法(拉延筋、研配等)、驗證方法(首件驗證、過程驗證)進行管控，模具調(diào)試報告書(A)如圖4 所示。

模具預(yù)驗收方向

對模具驗收重點步驟及流程進行管控確認（穩(wěn)定性驗證、型面掃描確認、拉毛趨勢評估等），模具預(yù)驗收重點流程如圖5 所示。

門內(nèi)板模具設(shè)計技術(shù)管理

工藝問題

⑴窗框處拉延較深，造成暗裂頻發(fā)。

⑵后部采用正修加上整形結(jié)構(gòu)，造成下部包合面不平整修邊線扭曲。

⑶下角部兩側(cè)未設(shè)計余肉，造成角部起皺嚴重。

⑷窗框拐角處分模線設(shè)計太曲折，造成局部起皺嚴重。

⑸中間廢料區(qū)未設(shè)置廢料刀，造成拉延成形裕度低，生產(chǎn)過程中頻發(fā)開裂，工藝問題。

工藝控制要點

⑴拉延方向以頂面的垂直方向為沖壓方向。

⑵拉延要一次拉延到底，二次拉延結(jié)構(gòu)暫時取消。

⑶角部易起皺位置要設(shè)計大余肉。

⑷車門下部采用拉修的結(jié)構(gòu)。

⑸拉延中間大沖孔設(shè)計破裂刀，增強成形裕度。

⑹拼焊焊縫位置要按CAE 分析結(jié)果進行后續(xù)加工。

模具結(jié)構(gòu)要點

OP10：拉延凹模與壓邊圈增加導(dǎo)向鍵，提升穩(wěn)定性；拼焊板不采用鑲塊拉延，入廠后直接做鍍鉻處理。⑴壓邊圈與凹模間增加導(dǎo)向鍵，提升拉延穩(wěn)定性；⑵工作部分均為GGG70L，增加耐磨性；⑶采用框架導(dǎo)向形式，提升導(dǎo)向精度及穩(wěn)定性。

OP30：整形塊采用鍛件形式，底面增加5mm 厚調(diào)試墊板。后工序壓料芯采用設(shè)計全符型形式；后期根據(jù)模面設(shè)計采用加工避讓形式；整形鑲塊采用空冷鋼結(jié)構(gòu)，確保后期模具調(diào)試方便，為后期模具增加標準墊板做準備。

模具制造調(diào)試管控

對模具加工、調(diào)試方法(拉延筋、研配等)、驗證方法(首件驗證，過程驗證)進行管控。關(guān)鍵零件的鑄件必須要有檢驗報告，必要時進行第三方檢測，確保模具淬火硬度及整體鑄件質(zhì)量合格。對鑄件外觀進行檢測確認是否達到質(zhì)量要求，如鑄造砂眼、鑄造氣孔、鑄造變形等。傳統(tǒng)數(shù)銑加工工藝，可以更好體現(xiàn)車門內(nèi)板的模面設(shè)計效果，拉延模的加工不能使用傳統(tǒng)的粗加工→半精加工→精加工→粗研→淬火→精研的加工工藝。因為傳統(tǒng)加工工藝中的淬火環(huán)節(jié)會造成模具變形量過大，從而使得模面處理效果大打折扣。改善后的加工工藝應(yīng)采用粗加工→半精加工→淬火→精加工→研合的加工工藝，有條件的可以使用激光淬火。

調(diào)試

車門內(nèi)板拉延模的調(diào)試難點是平衡開裂與褶皺。調(diào)試順序為：⑴首先調(diào)試板料尺寸及位置；⑵調(diào)試成形壓力、壓邊力、頂出高度等壓力參數(shù)；⑶根據(jù)零件開裂起皺情況確認是否調(diào)整工藝余肉；⑷根據(jù)板料的走料情況調(diào)整拉延筋高度及位置，最后通過優(yōu)化產(chǎn)品圓角或更改造型來最終完成拉延模的調(diào)試。

首輪調(diào)試

⑴車門內(nèi)板的拉延模材料流動量較大，因此壓料面研合必須重點進行控制。壓料面研合率不到位，走料不均勻會造成材料流動難以控制，如圖6 所示。拉延筋的設(shè)置要遵循內(nèi)緊外松原則。以XY 中間部位為基礎(chǔ)，保證筋內(nèi)側(cè)研合率100%。

⑵模具上機床前，要對頂桿高度進行確認，頂桿高度用同一頂桿孔定位，進行高度測量，精度控制在±0.1mm 之間。

⑶調(diào)試前要確認材料牌號、料厚、尺寸、制造廠家信息，符合CAE 分析數(shù)據(jù)。

⑷以CAE 提供的頂出高度、壓力±10%進行調(diào)試，為保證模具不受損，凹模與壓邊圈接觸后確認壓料面是否吻合，若存在問題，須及時增加頂出力，防止皺褶將壓料面壓傷。

⑸起皺重點解決角部和帶門框車門的門框部位，如圖7 所示。

一般首輪調(diào)試除了開裂和褶皺外，還要關(guān)注以下幾點：

⑴側(cè)壁收縮。多數(shù)門內(nèi)板的成形深度都在140mm 以上，屬于深拉延成形，成形后沖壓件都存在不同程度的收縮情況，影響車門與側(cè)圍之間的密封間隙。重點要確認車門與鉸鏈及門鎖部位的收縮量。

⑵立面扭曲變形產(chǎn)生的原因為：拉延件深度不到位，凸凹模間隙不均勻，后工序符型不到位，整形力過大，整形面研合不徹底，產(chǎn)品R 角修研過大如圖8所示。

⑶側(cè)壁凹陷、回彈產(chǎn)生的原因為：拉延力過小、過大，R 角不光順、材料流動不均勻，側(cè)壁間隙大。

⑷法蘭不平產(chǎn)生的原因為：整形面研合不到位，拉延走料不均勻，沖壓工藝設(shè)計不合理，產(chǎn)品先天性不良，型面起伏大。

⑸法蘭翹曲產(chǎn)生的原因為：拉延模調(diào)試時放大R角，整形量大。

⑹修邊線短產(chǎn)生的原因為：拉延模調(diào)試時放大R角，整形時材料流動，邊界內(nèi)縮，如圖9 所示。

⑺棱線不清產(chǎn)生的原因為：棱線R 修理不光順，拉延不到底。

⑻沖擊痕產(chǎn)生的原因為：凹?？赗 不光順，R 太小，側(cè)壁間隙不合理，刺破刀部位切刀過高，位置不對，產(chǎn)品R 過渡不圓滑，未球化，如圖10 所示。

結(jié)束語

綜上所述，車門內(nèi)板需要控制的難點還很多，需要不斷積累總結(jié)經(jīng)驗，在問題發(fā)現(xiàn)前期進行控制，從源頭解決問題。通過從前期產(chǎn)品造型到后期模具調(diào)試按照標準的流程來使車門內(nèi)板模具開發(fā)更加完善，從而達到制件穩(wěn)定，縮短開發(fā)周期的效果。