消除汽車門板總成膠棱缺陷的工藝方法

崔愛豹，劉 暢，王 強，郭曉東，張永亮，李 凱

（1.一汽模具制造有限公司，吉林 長春 130013；2.長春創元模具設計有限公司，吉林 長春 130013）

0 引 言

汽車門板總成由外板、內板、加強梁及內飾件等組成，其中門內板和門外板沖壓成形，并采用涂密封膠后壓合在一起。現場生產中內外板壓合區域多余的密封膠無法順暢排出，在外板表面形成氣泡狀或條狀凸起，出現不平整現象，即膠棱缺陷，如圖1所示。白車身通過油石檢查表面質量發現有清晰棱線狀缺陷，噴漆后缺陷可見，在汽車外覆蓋件中，車身門板總成是車身外覆蓋件關鍵部件，位于汽車外觀較重要的位置，表面質量及尺寸精度要求較高，影響車身外觀質量。目前采用模具成形內外板后再壓合的方法，當出現問題再對模具進行整改，費時費力，耽誤制造周期，影響模具質量。

現闡述一種消除膠棱缺陷的門內板沖壓工藝，在前期沖壓工藝規劃階段考慮對可能影響總成質量的區域進行改造，并通過有限元分析對制件尺寸進行驗證，以保證制件壓合后恢復到理論位置。通過該方法優化的門內板沖壓件，可以消除上述缺陷，達到優化制件品質，提高整車美觀的目的。

圖1 膠棱缺陷

1 缺陷產生區域

通過對多個門板進行分析發現，膠棱缺陷一般出現在門外板與門內板有壓合工藝的區域，包括前門A 柱及B 柱壓合區域，后門C 柱部分壓合區域，這些區域為車身外觀面可見區域，影響車身美觀，如圖2方框處所示。

圖2 存在膠棱缺陷區域

2 缺陷原因分析

門內板一般為4 道工序或5 道工序成形，包括拉深、修邊、沖孔、整形等。門內板法蘭邊區域在拉深工序時成形到位，并在整形工序對立壁拔模面和法蘭面進行整形，使成形制件與理論件一致，即內外板結合處平行，理論壓合的制件如圖3所示。

圖3 理論壓合制件

內、外板沖壓完成后，通過定位裝置將成形的制件固定在壓合模或滾邊壓合裝置上，通過壓合模或壓合滾輪將門外板壓合邊向內翻邊，用外板包住內板，形成總成件框架，壓合過程如圖4所示。

現場生產過程中由于門內板立壁拔模面較深，會產生回彈，導致現實與理論存在差異。雖然沖壓工藝會對回彈制件進行精算分析并設定夾持方案進行回彈補償，但補償目標常以最終產品數據為準，并不會對缺陷位置進行特殊處理，導致門內板法蘭邊局部翹曲，如圖5 所示。門內板法蘭邊與立壁的圓角最早接觸門外板，在接觸點、門內板、門外板之間形成三角封閉空間，封閉空間中的密封膠及空氣難以排出，導致外板外觀面形成條帶狀表面缺陷，即膠棱缺陷。

圖4 壓合過程

圖5 膠棱缺陷產生原因

3 沖壓工藝改進

通過分析膠棱缺陷產生的原因可知，門內板法蘭邊與立壁的圓角對門外板進行支撐并阻礙了密封膠的順暢排出，對門外板進行擠壓，產生了缺陷，需要改善這種狀態。理論狀態如圖6 所示，由于門外板涉及整車外觀質量，無法改進，只能對回彈補償后全工序曲面中相應的門內板法蘭邊缺陷區域進行改進，達到消除缺陷的目的，該區域包含前門A柱及B 柱壓合區域，后門C 柱部分壓合區域，或根據不同產品評估結果劃定范圍。

（1）通過對門內板法蘭邊的改進使門內板邊界處與門外板壓合邊圓角先接觸，門內板法蘭邊與立壁圓角壓合后才與門外板接觸，消除了門內板圓角對門外板的支撐力。

（2）通過對門內板法蘭邊的改進使門內板法蘭邊與門外板形成敞開楔形空間，保證密封膠的順暢排出，消除因密封膠無法排出對門外板形成的擠壓。

圖6 所示的門內板法蘭邊有以下2 種改進方法。

圖6 沖壓工藝改進理論狀態

（1）提升法蘭邊與立壁交點高度后倒圓角，如圖7所示，分別提取立壁面和法蘭面，延伸后求取交線，將該交線在車身Y 方向提升0.5 mm 獲得一條光順曲線，利用該曲線與對應區域的門內板邊界橋接獲得一個光順的曲面，將該曲面與立壁面倒圓角，圓角值等同于最終成形零件的圓角，獲得改造后法蘭面，并替換相同區域的法蘭面，與拉深工藝補充面光順過渡銜接。

圖7 門內板法蘭邊改造方法一

（2）將法蘭面向上旋轉一定角度，如圖8 所示，提取門內板需要改造區域的法蘭面及該區域邊界，選擇“創成式外形設計→直線→使用拔模方向”工具，以提取的此段邊界為引導曲線，以提取的門內板法蘭面為參考曲面掃掠一個上揚夾角為2°～3°的光順曲面，將該曲面與立壁倒圓角，圓角值等同于最終成形零件的圓角，獲得改造后法蘭面，并替換相同區域的法蘭面，與拉深工藝補充面光順過渡銜接。

圖8 門內板法蘭邊改造方法二

4 效果驗證

圖9 所示為門內板改造區域模擬結果，改造區域實現了法蘭面壓合區域內側高于外側的目的，且圖10 所示的實際出件檢測結果驗證了法蘭面尺寸達到預期改進的效果。

5 結束語

介紹了通過改進門內板法蘭邊消除汽車門板總成膠棱缺陷的工藝方法，該方法有以下優點。

圖9 門內板改造區域模擬結果

圖10 門內板改造區域檢測結果

（1）通過工藝設計階段改進法蘭結構，可采用仿真模擬驗證改進后制件的尺寸精度，防止后期改進造成成形制件尺寸無法保證的問題。

（2）避免現場因壓合出現膠棱缺陷后進行整改而導致的模具零件二次加工，影響模具調試。

（3）避免實際生產中因膠棱缺陷造成的廢品。

（4）采用該改進方法可有效消除壓合膠棱問題，提高壓合件質量，保證車身美觀。

（5）通過該工藝方法制造的門內板，壓合完成后恢復到產品理論數據，滿足裝車要求。