背門內板涂膠支撐爪沖壓工藝補償方案

閆浩涵，林春雷，許曉燕

（北京汽車股份有限公司 沖壓技術部，北京 101300）

0 引言

隨著SUV車型在國內的熱銷，各汽車廠推出不同尺寸、不同類型的SUV車型。SUV背門內板與外板之間的涂膠支撐爪在包邊過程中經常出現涂膠支撐爪與背門外板間隙過大（不同車型間隙不同）的問題。根據實踐經驗，現采用沖壓工藝補償法解決該問題。

1 問題產生原因

在背門內板（包括涂膠支撐爪）、外板相關尺寸合格的條件下，背門內板與外板包邊時存在間隙，間隙過大影響涂膠后的涂裝膨脹效果，進而影響整車的NVH（整車噪音、震動及舒適性），如圖1所示。

圖1 涂膠支撐爪斷面

首先在檢具上檢測沖壓件的尺寸是否合格，尤其注意涂膠支撐爪位置。常規檢測受人工檢測誤差影響，且一般忽視涂膠支撐爪的檢測，質量不易控制，如圖2所示。現采用三坐標掃面檢測，結果顯示涂膠支撐爪尺寸合格，如圖3所示。同時需考慮涂膠支撐爪是否變形，在原設計方案上增加了加強筋防止變形，如圖4所示。

圖2 常規檢測

圖3 三坐標掃面檢測結果

從生產方面驗證，沖壓自動生產線生產的沖壓件經端拾器放置傳送帶上，零件未變形，將SPM（每分鐘沖次）提升到14。從匹配性驗證，對背門內、外板進行扣合，未出現涂膠支撐爪與背門外板間隙過大的現象，如圖5所示。

經上述分析，問題出現在包邊過程，如圖6所示，受背門總成在包邊模上擺放位置的限制，力F會分解為F1和F2，其中F1作用使板料竄動，F2完成包邊壓合。背門內、外板在模具中有定位限制，內板中間漏空，在力的作用下拱起，造成涂膠支撐爪與外板產生間隙，如圖7所示。

圖4 設計方案

圖5 匹配性驗證結果

圖6 包邊受力分析

2 沖壓工藝方案實施

通過數據分析與驗證，在沖壓工藝設計階段對背門內板涂膠支撐爪進行工藝補償可以解決上述問題，具體方案如下。

圖7 涂膠支撐爪與外板產生間隙

（1）確定一致的受力方向。包邊模上擺放的背門總成與背門內板沖壓受力方向一致，在該狀態下進行沖壓工藝補償才有實際意義，否則補償值會發生變化，效果不佳。

（2）通過理論與實際分析，沖壓工藝補償值與沖壓受力方向F和涂膠支撐爪的延長線夾角θ有一定的數學關系，補償方案參數如圖8所示。通過理論分析與實物驗證，間隙值Z與夾角θ的關系如圖9所示。

圖8 補償方案參數

圖9 工藝補償值曲線

通過表1數據觀察工藝補償值與夾角θ的對應關系，在沖壓工藝設計時，對涂膠支撐爪的翻邊工藝補償需要以根部為圓心，按式（1）對應輸入相關參數值，然后得出補償值。設計時針對模具對應結構進行沖壓工藝補償設計，如圖10所示。

表1 工藝補償值與夾角θ的對應關系

圖10 沖壓工藝補償角度

背門內板涂膠支撐爪在理論上與包邊模垂直放料方向的夾角為39.5°，按照式（1）計算γ=17.1°。設計模具結構時將翻邊整形工序的涂膠支撐爪從實際數模根部向模具沖壓受力方向偏離17°，工藝補償如圖11所示，補償后模具生產的背門內板在包邊時彌補了包邊分力產生的拱起間隙，保證了背門內板的成形質量。工藝補償實際效果如圖12所示。

圖11 工藝補償

圖12 背門內板涂膠支撐爪效果驗證

3 結束語

在背門內板成形工藝設計時，如果使用輥邊包合工藝、背門內板涂膠支撐爪方案，則需要考慮背門外板與背門內板涂膠支撐爪之間是否會產生間隙。如果理論分析存在間隙，通過沖壓工藝設計對背門內板涂膠支撐爪的翻邊角度進行補償，可以解決包邊間隙問題，為整車質量提供保證。