淺淡汽車門檻加強板的工藝分析與優化

孫紀樂　楊杰強

摘 要：以某車身門檻加強板為例，對其產品特點及工藝信息進行了分析，同時分析了汽車門檻加強板工藝出現的回彈、側比內凹等問題產生的原因，然后對汽車門檻加強板的工藝優化進行了深入探討，通過進一步優化產品形狀及沖壓工藝，有效避免在拉伸工序中出現的側比內凹、法蘭面翹曲等問題，進一步簡化回彈問題整改過程，有效減少了開發零部件的時間，對于材料的使用率和利用率也大大的提升了。

關鍵詞：門檻加強板;工藝優化;回彈整改

1 引言

現階段，工業制造業輕量化發展趨勢明顯，高強鋼零件在汽車制造中的應用范圍越來越廣。但是，高強鋼材料在實際應用中，也面臨著一定的質量問題。汽車門檻加強板采用高強鋼材料進行零件生產，普遍存在回彈、扭曲等質量問題，并且解決周期長，增加了零件生產準備周期。

2 門檻加強板零件及工藝介紹

門檻加強板是駕駛室車身下面的裝配零部件，也是3H車身最為主要的零部件之一。在對車輛進行碰撞試驗的時候，門檻加強板能夠起到非常重要的作用，保護轎車車身的安全，是車身必備的A幾安全零件。如下圖所示，是對某車型門檻加強板的結構示意，其采用的材料牌號為780YD+Z-60/60，材料的厚度有達到1.6mm，是一種超高強剛類制作的零件，零件的長度是1600面膜，高度達到了66mm，門檻加強板結構如圖1所示。

產品端頭封閉結構所需要的零部件，進行沖壓時需要使用拉延工藝來對其進行專門的沖壓，拉延工藝主要是拉延、修邊沖孔、整形翻邊等等。拉延工序模面有拉延筋和凸模輪廓線，零件自身法蘭變為壓面料，局部拉延筋為圓形。

3 門檻加強板工藝質量問題分析及解決方案

3.1 門檻加強板側壁與法蘭面的回彈問題分析及解決方案

高強鋼零件中，側壁與法蘭面回彈問題是較為常見的一種質量問題，其產生主要是由于次啊聊在成型過程中發生的彈性變形造成的。對于同本文案例所使用的工藝相同，使用拉延工藝生產的零部件所產生的回彈問題基本上出現在拉延的工序當中，在進行修改之后，回彈量大小會進一步增加。在零件生產過程中，壓邊力、拉延筋、模具研合率以及壓機噸位等均與回彈量的大小具有相關性。因此，在能夠確保零件不會發生開裂的基礎上，拉延工序應當盡可能的采取較大的壓邊力，較強的拉延筋，同時確保模具研合率足夠，以更大的成型壓力使材料的變形程度達到最高，從而最大限度的縮小回彈量。然而，實際經驗表明，這些因素雖然能夠有效縮小回彈量，但是從整體來看其對回彈量的影響并不是很大，通常能夠控制1-2mm左右的回彈量。真正影響回彈量情況的關鍵因素還是零件本身的造型，零件的回彈量較大時就需要改變模具的加工數據，使用回彈補償的方式抵消掉因為回彈產生的尺寸偏差問題。

針對側壁與法蘭面回彈問題的解決方案，通常來說是在翻邊整形工序中實施回彈補正，通過回彈補償抵消回彈量。具體來說，是就是依據零件側壁和法蘭面產生的回彈量大小，在對整形模具的型面加工數據進行設置，重新設置，分別以上、下兩側R角的切點將作為參考點，與回彈方向相反開展轉動，進而抵消掉一部分的回彈量，減少零件尺寸上的誤差。通常情況下，在側壁位置的回彈不長量將會達到回彈偏差量的兩倍左右;法蘭面的回彈補償量系數會遠遠高于側部的補償量系數，調整這些差距就需要反復的進行調試，已找到最佳的關系。與此同時，法蘭冕的尺寸在增加的同事，與之相應的回彈補償量系統也會隨之增加，二者呈正相關關系。

在解決回彈量不大的普通高強鋼回彈問題時，使用以上說道的整改方案能夠起到良好的效果，在實際的生產工作中的加工量只會是設計翻遍整形這一道的工序。但是，如果如案例所示，采用超高強鋼零件，其側邊及法蘭面的回彈量較大，在5-6mm，僅僅在翻邊整形這一道的工序當中進行回彈補償還是不能講回彈問題造成的尺寸偏差現象完全解決迪奧。所以，在進行超高強剛零件的回彈補償作業時，要做好相關的翻遍整形工作也要做好拉延工序當中的回彈補償工作，這會大大的減少回彈現象產生的尺寸偏差問題，并且在這兩項工序中的補償回彈工作的原理相同。開展的拉延工序和翻遍整形工序可以有效的解決一些回彈量的問題，如此，零件回彈問題的解決所涉及到的磨具更改包含了拉延模具、修邊沖孔模具以及翻邊整形模具，對這些模具進行新的加工，能夠大大的提升工藝效率。

3.2 門檻加強板側壁內凹問題分析及解決方案

在生產高度較高的高強鋼零件時，對于在拉延工序當中產生的內側凹陷問題主要的解決方法就是控制拉延過程的進料情況，從而達到減小內凹值的目的。但因為在對超高強剛零件進行拉延工序的時候，因為780材料本身的延伸性能不高，并且具有拉延深度大的問題，在拉延工序中會產生開裂問題。因此，零件在拉延工序中產生側壁內凹缺陷，需要在拉延工序中進行回彈補償，具體解決方案工作原理與上述相同。

3.3 門檻加強板法蘭面翹曲問題分析及解決方案

對于零件產生法蘭面翹曲質量問題，主要是由于高強鋼板材料的抗變形能力非常大，在材料經過拉延筋槽時產生的反向應力會造成法蘭面不平、翹曲。根據當前生產工藝，很難實現完全消除法蘭面不平的問題，具體的改善方法就是在翻遍整形工藝當中來進行校正，從而保證號法蘭面不會出現翹曲的問題，不會嚴重的影響后期的焊接工作。

4 門檻加強板工藝優化方案

某車型門檻加強板中常見的回彈、側壁內凹、法蘭面翹曲等質量問題，上述質量問題都與生產工藝有密切關系。因此要對現有的門檻加強工藝進行優化，這就需要對模具進行整改，具體涉及到拉延模具、修邊沖孔模具以及翻邊整形模具三道工序，但是模型整改的時間較長，這就在無形中加長了零件生產周期。另外，倘若零件設計中存在拔模角問題，那就必須借助側整形工序改善側壁回彈問題，而側壁回彈問題的優化與門檻加強板封閉結構有直接關系。若想解決門檻加強板側壁回彈問題就需要采用其他的生產工藝，而翻邊成形工藝正好可以解決這一問題，因此，在門檻加強板工藝優化中可以選取翻邊成形工藝代替原有的拉延工藝。

在門檻加強板產品升級中，可以將零件端頭造型設計為端頭不封閉結構，則需要進一步優化門檻加強板產品與汽車車身地板的搭接關系。具體來說，在前部通過增加門檻連接板促使其形成封閉結構。門檻加強板工藝優化的具體流程為落料沖孔、翻邊成形、斜楔整形以及沖孔側沖孔修邊。

首先，翻邊成形對法蘭面回彈問題的解決非常有效，具體而言就是通過預彎側邊使其形成60度的V型面。其次，側壁回彈問題可以采用斜楔整形工藝，即通過斜楔運動與沖壓形成20度的夾角，從而有效解決側壁回彈問題。再次，翻邊成形與斜楔整形工藝的分模線在產品圓角內，凹凸膜則在R角鈍死。最后，翻邊成形工藝與斜楔整形工藝的壓料體與零件是否出現扭曲有直接關系。工藝要點包括：由于翻邊成形與斜楔整形均采取上壓料結構，需要用氮氣彈簧作為力源，保證壓料力足夠;保證良好的壓力體研合率;保障足夠的壓料面積，若面積不足需要通過增加工藝補充相應的面積。

通過上述工藝流程對門檻加強板零件生產工藝進行優化，不僅可以減少零件側壁內凹問題，同時還可以解決因拉延工藝導致的法蘭面不平的問題。此外，運用翻邊成形工藝可以將拉延工藝中多種質量問題轉變為單一的翻邊回彈問題。在解決回彈及側壁內凹等質量問題時，優化后的工藝流程有效縮短模具調試周期的同時，也有效提升了零件材料利用率。

5 總結

通過優化汽車門檻加強板零件生產工藝，即一側封閉結構轉變為不封閉結構后零件沖壓工藝改為翻邊成型工藝。生產工藝優化后，我們不難發現零件質量方面的問題大幅度減少。與拉延工藝相比，采用翻邊成形工藝之后零件的質量問題主要集中在法蘭面與側壁回彈上。對于法蘭面與側壁回彈問題，優化后的工藝更具優勢，主要體現在模具整改時間短，零件材料使用率高，這在無形中縮短了零件生產周期，有效降低零件生產成本。

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