整體式車門外板窗框回彈控制

李學坤，張秀利，吳豐軍，李冬梅

（山東濰坊福田模具有限責任公司，山東 濰坊 261061）

0 引 言

車門外板按生產工藝可分為整體式和分體式2種。整體式車門內外板是由整塊鋼板沖壓后包邊而成，分體式車門由車門框總成和車門內外板總成拼焊而成，2種類型的車門在制造成本方面相差不大，主要是根據造型要求確定結構形式。整體式車門外板成形相對于分體式車門外板更加困難，主要體現在成形制件型面的表面質量、回彈、尺寸精度和模具結構的復雜性等方面，特別是窗框部位的翹曲回彈量大，難于控制，直接補償風險大、制造成本高，是模具行業的技術難題之一。此外，各大汽車主機廠對外覆蓋件型面成形質量和尺寸精度的要求日益提高，對回彈的控制已成為提升成形制件品質的主要方向之一。其中，車門外板的回彈是需要重點解決的問題。現以某車型后門外板為例，介紹整體式車門外板窗框部位上翹回彈的控制措施，該措施通過實際驗證，取得了顯著效果。

1 開發案例及經驗分析

某車型后門外板外形尺寸為1 285 mm×760 mm，材料為B180H1，料厚為0.7 mm，采用4道工序，左右件對稱成形，工藝方案為：①拉深→②修邊沖孔→③修邊沖孔剖切→④翻邊切邊，如圖1所示。

圖1 某車型后門外板沖壓工藝方案

按照上述成形工藝方案在翻邊工序采用不同時翻邊，利用AutoForm軟件進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數值如圖2所示，采用改造數模的方式進行回彈補償，經過多輪分析驗證反算，結合現場經驗，最終確定補償方案為窗框上角最大補償量分別為11 mm和12 mm，后期模具調試合格后全工序件型面回彈在公差允許范圍內。

圖2 窗框部位回彈量

雖然回彈得到控制，但是數模補償量大，模具開發制造風險增大，易出現的問題主要有：①截面線長改變造成制件輪廓尺寸偏差；②重構數模引起曲率變化和曲率不連續使制件外表面產生缺陷；③回彈量過大引起的生產操作弊端。因此當窗框部位上翹回彈量過大時，慎重選擇直接補償的方式。

2 控制窗框上翹回彈過大的措施

現以新研發某車型后門外板為例進行說明，如圖3所示，材料為B180H1，料厚為0.65 mm，外形尺寸為1 404 mm×901 mm，外觀與以前開發車型類似，外形尺寸和料厚都有差別，由于外形尺寸增大，采用單件拉深的成形方案，仍需4道工序，沖壓工藝方案為：①拉深→②修邊沖孔→③修邊沖孔整形→④翻邊側翻邊切邊，如圖4所示。

圖3 新研發某車型后門外板

圖4 新研發某車型后門外板沖壓工藝方案

按照常規工藝方案進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數值如圖5所示，最大處達36.76 mm，回彈量大，無法對數模進行直接補償以消除回彈。

圖5 常規成形工藝方案分析窗框部分回彈

圖6所示為修邊后制件的回彈數值，工序③修邊完成后，應力完全釋放，制件型面回彈不大，而在工序④翻邊完成后，制件回彈突然增大，說明回彈大是翻邊造成的。圖7所示為車門外板零件側面形狀，側向造型類似大圓弧且在棱線處存在多處起伏，造成前后側翻邊時存在多料翻邊和少料翻邊的現象，采用常規翻邊時，材料流動不均勻，與翻邊棱線平行方向存在過度擠壓和過度拉深的情況，導致成形后應力釋放不均勻，使制件回彈加大。要改善回彈狀態，需采取措施保證材料均衡流動，抑制翻邊后應力釋放不均勻現象，減小零件的回彈量。

圖6 修邊后制件回彈

圖7 零件側面

根據回彈的原因制定改善措施，控制翻邊時成形區域材料流動狀態，將常規翻邊的自由成形轉變為可以控制材料流動的壓料翻邊方式，翻邊區域在受壓的狀態下逐步成形，材料流動均勻，零件應力狀態比較均衡，翻邊后應力釋放相對均勻，零件變形輕微，回彈變小。圖8所示為2種成形狀態成形過程的對比。

圖8 2種成形狀態對比

按照壓料翻邊工藝方案進行全工序回彈分析，窗框部位回彈數值如圖9所示，最大回彈量約2.141 mm，回彈量不大，通過直接補償方式對數模進行再造，對數模曲率影響不大，可以保證再造后數模的質量。

圖9 壓料翻邊工藝方案分析窗框部分回彈

鑒于壓料翻邊對回彈的控制作用顯著，模具結構設計時采用小壓料器組件實現壓料翻邊的功能，如圖10所示，通過小壓料器與上模鑲件將制件翻邊成形的區域壓緊，調節平衡塊和型面的不等間隙并調整不同區域所受壓緊力大小，平衡翻邊時各區域的材料流動使窗框部位的應力應變狀態與其余部分接近。該結構同時還避免了翻邊多料引起的起皺和少料引起的開裂。

圖10 小壓料器組件

3 實際調試結果驗證

實際調試時，首先驗證沒有裝配小壓料器時制件的回彈，如圖11所示，窗框兩上角部回彈約36 mm和32 mm，與CAE分析情況基本一致，現場制件回彈量大。

圖11 沒有裝配小壓料器時制件回彈

裝配小壓料器后驗證制件的回彈，如圖12所示，窗框兩上角部型面基本合格，與CAE分析情況一致，通過壓料翻邊的模具結構結合對數模的補償，實現了成形制件型面的回彈控制。

圖12 裝配小壓料器時制件的回彈

4 結束語

壓料翻邊工藝主要針對成形制件在翻邊過程中存在多料少料的區域，對于單純直線翻邊的區域作用不大。利用后門外板的開發，在理論分析階段與實際生產制造階段，將常規翻邊工藝與壓料翻邊工藝進行對比，采用壓料翻邊工藝的后門外板的回彈情況改善顯著，解決了成形制件因翻邊帶來的回彈問題。