某車型車門對新產品工藝設計的優化

俞亞昕，和丹萌，袁曉瑛

（陜西重型汽車有限公司車身廠，陜西 西安 710200）

在產品的全生命中期中，從設計階段到批量生產階段，往往需要漫長的時間。而即便設計之初考慮的非常周到，在產品進入實際的批量生產階段后，也常常會遇到一些在設計之初無法預見的問題。在新產品的開發設計階段，將現有產品生產中的問題納入考慮，并將解決方案應用在新產品的生產過程中，是研發設計人員的必備功課。

1 老車型發現的問題

在某車型的設計中，車門內板作為車門總成的整體結構加強件，是該總成最重要的組成部分。

在產品研發設計階段，該制件被設計成左右對稱。在工藝設計階段，為車門內板的左右件都設計了單獨的工序，以保證其正常生產。車門內板的生產工序如下（左右對稱）：

在模具設計階段，模具的制作成本也需要納入考量。由于制件完全對稱，因此從成本上考慮，OP10序的落料模具設計為左右共用以節約成本，而且左右對稱制件的落料模具共用，在模具設計中也是非常常見的降低成本的方案。

圖1 車門內板示意圖

但是當該車型進入批量生產階段后，這種設計卻暴露出一個很大的缺點。

由于該車型上市后口碑好銷量高，公司內部對于該車型的生產能力的要求不斷提高。但是具體到該車門內板時，其左件單個班次的產量一直比右件高出15%，這個產量差對生產節拍的影響較大，需要重點關注優先解決。

圖2 車門內板加工工序

經過生產現場觀察對比后發現，由于車門內板落料工序模具共用，OP10序落料加工完成后，所有的制件方向都是統一的，且該方向與車門內板左件模具的方向一致，與車門內板右件模具的方向相反。這就導致對左件的生產毫無影響，但是在生產右件時需要先將所有板料翻轉至與右件模具方向相同，這是一項費時費力的工作，因此降低了生產效率。

圖3 左右件送料方向

在無法制作新的落料模具的前提下，最終的解決方案定為，在生產閑暇時單獨安排落料工序的生產，然后按生產計劃單獨翻轉其中用于右件的制件，使得這個問題得以部分解決。但是該問題退與對之后新產品的研發產生了積極的推動作用。

2 對新車型設計的影響

在之后的某新車型的設計中，其車門內板在加工工序上采用了相同的設計，這導致OP10序落料與OP20序拉延之間的板料翻轉問題再次成為影響生產效率的重點。由于模具制造成本較高，為了左右完全對稱的制件單獨制作一套落料模具并不劃算，但如果不作任何處理依舊按照之前的方式生產，勢必會對生產效率造成影響。

因此，吸取了之前教訓的研發人員，將OP10序落料工序中的對稱因素取消，將之改變為完全相同的結構，將該工序的生產內容改為如圖所示：

圖4 新車型的改進

這個改動一勞永逸地解決了翻轉板料費時費力的問題。但是由于冷沖壓的生產特點，落料工序的修改會對之后的拉延工序產生影響，若只是取消對稱因素而不做其他的改動，則會導致制件在經過拉延工序的加工后出現局部開裂起皺的問題，以及部分位置會出現缺料或擠料現象，無法滿足使用要求。

針對這一問題，我們使用Autoform軟件對制件進行CAE分析。該軟件擁有豐富的參數設置和強大的計算能力，是沖壓生產中必不可少的CAE分析手段。

在使用Autoform軟件進行仿真模擬之后，可看到制件局部的開裂起皺問題：

圖5 局部起皺

圖6 局部開裂

針對這些問題，通過Autoform軟件對加工內容進行細微調整，將起皺部分的局部圓角稍作放大，同時將開裂部位的立面角度增大，制件的開裂起皺問題得以消除。

圖7 增大圓角消除起皺

圖8 增大立面角度消除開裂

圖9 調整完畢后的分析結果

3 結語

在制造業，由工藝指導生產，而生產也常常反過來對工藝有所啟發。作為技術人員，不僅在產品的開發設計階段就要考慮到可能對生產造成的影響，還應該多關注在制品已存在的缺陷，并在之后的設計中針對相關問題引入解決方案，通過軟件仿真，結合CAE分析，將問題消除在研發階段，這不僅是對產品的負責，同時也是對客戶的負責，這樣才能實現最終的雙贏。