轎車尾門內板雙向翻邊側沖孔模具設計

文/黃林，趙烈偉·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

轎車尾門內板雙向翻邊側沖孔模具設計

文/黃林，趙烈偉·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

黃林，沖壓工藝主管，主要負責沖壓工藝性審查、工藝文件制定及現場調試等工作，參與完成和悅、星銳及在研項目等沖壓工藝審查、模具調試及工裝驗收等工作，獲實用新型專利2項。

雙向翻邊側沖孔模具在汽車冷沖壓模中使用的比較常見，其設計最重要的部分是工作行程的確定，合理的行程是整個制件精度達標的保證。設計最后也要對各運動組件的行程及壓料力、翻邊力進行核對。

尾門內板為車身次于外板的重要內板零件，具有加強尾門外板強度的作用。尾門內板件通常有以下特點：⑴造型復雜，型面高差大；⑵涉及工序內容較多，四道工序完成零件成形，工藝排布較困難。尾門內板模具的開發主要分為五個階段：CAE模擬分析、工藝設計、模具結構設計、模具制造、模具調試。轎車車型尾門內板因其形狀復雜，成形多由5副模具完成，現為了節約白車身開發成本，提高市場競爭力，各主機廠都在推進模具的四序化工程，因此，工序內容布置難度大。

本文主要對尾門內板的模具結構設計、調試進行了敘述。該副模具包括三部分工作內容，翻邊、整形、側沖孔。考慮到尾門內板周圈翻邊效果，上翻邊及下翻邊同時進行。

產品介紹

尾門內板材料為DC06，料厚為0.7mm，其X軸向尺寸約為1050mm，Y軸向尺寸約為1205mm，Z軸向尺寸約為190mm。該制件型面起伏較大，中間側壁多孔，四周及制件內部均有翻邊或整形，且該零件四周翻邊處與中間凸出的“爪”部均與尾門外板搭接。尾門內板模型如圖1所示。

圖1 尾門內板模型

工序內容分析

DL圖簡介

DL圖即Die Layout圖，亦稱工法圖，反映了模具的工序內容，是模具結構設計的重要依據，指導模具結構設計的方向。DL圖顯示本序的工作內容主要包括：a、b處翻邊，c處整形，d、e處側沖孔（圖2）。設計開始時需要注意的問題主要有以下幾點：

⑴a處翻邊與尾門外板搭接處，精度要求較高，模具結構上考慮控制回彈的翻邊方式。

⑵d、e兩處沖孔的方向與Y軸正向夾角約為15°，正沖無法滿足沖孔精度要求，需采用側沖孔來完成。

圖2 工作內容示意圖

⑶考慮模具上翻還是下翻，單向翻邊還是雙向翻邊以及翻邊整形及沖孔的先后順序等。

工作行程的確定

翻邊按變形性質分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。翻邊過程中，存在著回彈、翻邊面起皺、開裂、料厚變薄、翻邊后的制件變形與扭曲等問題。

首先考慮一次向下翻邊加整形再沖孔的模具結構形式，這種類型的模具結構相對常見、工作原理簡單。但通過工藝及結構人員的仔細分析，若a處翻邊采用下翻的方式，產生反彈的可能性會較大，翻邊效果沒有向上翻的效果好，并將影響與尾門外板的包邊總成精度。而b處四個“爪”的翻邊、c處的整形無論從工藝、結構分析還是成形效果來說，采用向下翻的方式都相對合理。因此，確定采用周圈上翻、制件內部下翻加整形的雙向翻邊方式。

其次是上、下翻邊及側沖孔順序的確定。若處理為下翻→沖孔→上翻，即上壓芯與上模下行，下模氮氣缸初始壓力大于上模氮氣缸的最終壓力，如此實現下翻與沖孔動作；接著，上模部分與下托芯貼死，繼續下行，與下模鑲塊合作實現周圈的上翻邊動作。此工作順序設計經過工藝人員分析被否定，其主要原因在于：即使下模氮氣缸的壓力大于上模壓力很多，由于下托芯與下模未鐓死，可能會有些微晃動情況的發生，無法保證沖孔的精度，且沖頭易被折斷。因此，工作順序改為上翻→下翻→沖孔，即：上壓芯與上模下行，上模設計的氮氣缸壓力接近下模氮氣缸的兩倍，當上模組件與下托芯貼死后繼續下行，實現上翻動作；接著，上模部分與下托芯繼續下行，完成下翻的動作，與下模座鐓死之后再進行沖孔，并且在下托芯與下模座之間布置四個錐形平衡塊，保證位置的準確，防止下托芯的躥動，同時保護了沖頭。

模具結構設計要點

由于沖孔位置在尾門內板中部高差較大的位置，若斜楔驅動座放在下模，一方面斜楔的安裝座會比較高，導致安裝座強度變差；另一方面，制件擺放在下托芯上沖孔，若斜楔驅動座不跟下托芯一起運動，沖孔的精度不能保證。考慮這兩方面的因素后，決定斜楔驅動座安裝于下托芯，斜楔滑塊座則安裝于上模座，內置斜楔。上、下模如圖3所示。

圖3 模具結構

沖孔處由于需掏出廢料排除的空間，導致此處壁厚較小，強度不足。故將托芯沖孔部位做成鑲塊結構，以螺釘固定于下托芯本體。不僅增加了沖孔鑲塊的強度，也方便了后期模具的維修。托芯結構如圖4所示。

由于該件自身起伏較大，加上上、下翻邊行程，造成模具高度相對較高。為了減少模具制造成本，上模氮氣缸采用底部安裝方式，盡可能降低模具的整體高度。下托芯與下模之間的導向除了八個導板及四個平衡塊之外，在四個角部位置增加四個導柱，導柱安裝于下模，導套安裝于托芯，進一步保證沖孔精度，使側沖孔更加穩定。

圖4 托芯結構

現場驗證

現場調試初期實物產品出現兩處起皺、暗傷缺陷。經過兩輪調試研配，制件實物效果良好，無外觀品質缺陷，精度滿足裝車要求，且無生產性問題。最終的實物產品如圖5所示。

圖5 實物產品

結論

雙向翻邊側沖孔模具在汽車冷沖壓模中的使用比較常見，其設計最重要的部分是工作行程的確定，合理的行程是整個制件精度達標的保證。設計最后也要對各運動組件的行程及壓料力、翻邊力進行核對。