后背門內板成形方案淺析

黃曉偉，何 志

（長城汽車股份有限公司 生產技術中心，河北 保定 071000）

0 引 言

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車已經是必不可少的消費品，同時消費者對汽車外觀要求也越來越高，車身外觀已經成為汽車的一大賣點，尤其是SUV車型的溜背式后背門造型，已成為造型設計的主流。汽車企業為迎合消費者對后備箱大空間的需求，車身設計會增大后備箱空間，這也增加了成形工藝的難度。后背門內板多為拱形結構，制件落差大，成形困難，同時成形質量不易控制，經常出現褶皺、裂紋等缺陷，所以在沖壓SE期間應確定合適的沖壓方向，并優化制件結構，對提升制件成形質量和精度至關重要。

1 后背門內板造型介紹

目前市場上的主流車型主要有硬派SUV、城市SUV、三廂轎車3種類型（兩廂轎車后背門與城市SUV相似），如圖1所示。不同造型的后背門內板有各自的優缺點，硬派SUV后背門內板：迎合硬朗的外觀造型特征，整體趨于平整，外圈側壁深，側壁拔模角小，制件整體落差小，如哈弗H9、豐田霸道等。城市SUV、三廂轎車后背門內板：根據外型特點及增加后備箱空間，整體為拱形，密封面半徑小，外側壁高度相對較淺，制件整體落差較大。

圖1 后背門內板

2 沖壓方向的確定

進行沖壓SE分析時首先要確定沖壓方向，一般沖壓方向設置遵循以下原則：①保證制件型面全部成形，在沒有成形負角的前提下保證拉深深度最淺；②盡量采用多點接觸，模擬分析時中間位置塌料，在窗框位置增加工藝補充或頂料裝置；③成形制件區域觸料原則要比壓料面閉合晚，以保證后背門鎖側壁、窗框下側側壁、尾燈部位密封面的拉深深度最淺，避免密封面起皺與門鎖開裂；④考慮后工序修邊、沖孔條件，保證制件在±3°內沖定位孔。

后背門內板除了考慮以上的原則外，還要結合自身特點確定沖壓方向，一般正向和反向沖壓2種方式都能實現后背門內板成形（車身+X向為正向，-X向為反向）。

2.1 正向沖壓

在車身坐標下，由里向外作為沖壓方向（車身+X向），即總裝車間裝配操作方向。沖壓方向下，由于制件是中間低兩側高的內凹形狀，成形過程中中間密封面位置出現材料聚集，拉深不充分導致起皺。密封面是背門止口密封膠條配合面，也是背門打開后的可視面，屬于B級曲面，是后背門內板重要的部位。密封面起皺不僅影響外觀，還影響汽車的密封防水性能，如圖2所示。

圖2 密封面起皺狀態

起皺原因分析：壓料面設計時，為了保證成形性及材料利用率，在待成形制件最低點隨制件形狀設計成接近平行的弧面形狀，如圖3所示，板料自由放置在壓料面，板料中間呈下塌狀態，如圖4所示。

圖3 壓料面形狀

圖4 板料放置在壓邊圈的狀態

密封面成形過程如圖5所示，成形過程中材料聚集起皺，產生的波浪位置會出現材料硬化，成形后起皺仍然存在，因此密封面起皺風險較大。密封面成形結果如圖6所示，應力變化如圖7所示。

圖5 密封面成形過程

圖6 密封面成形結果

圖7 應力變化

正向沖壓優點：①制件整體平直，拉深成形過程狀態良好，容易成形，不開裂；②由于沖孔方向與內飾板安裝方向一致，沖孔斷面與安裝方向一致，卡扣從孔的塌角側進入安裝孔更容易，總裝車間在裝配后背門內飾板時方便省力，如圖8所示；③工序排布簡單，一般4道工序可完成成形，模具結構簡單。后背門的安裝鎖孔、兩側壁的限位塊安裝孔及撐桿安裝孔等可使用標準斜楔實現沖孔。

圖8 內飾板安裝

2.2 反向沖壓

在車身坐標下，從外向里作為沖壓方向（車身-X向）即反向沖壓。由圖9可知，板料自重落到壓邊圈上，板料中間凸起、兩側低，無塌陷聚料情況，初始狀態良好。

圖9 反向沖壓方向

反向沖壓優點：密封面成形好，不易起皺，能保證密封膠條貼合。密封面呈上凸的弧形，壓料面設計隨密封面形狀，成形時先觸料，無起皺。缺點：①成形制件左右側壁易開裂；②由于內飾板安裝孔的沖孔方向與內護板安裝方向相反，卡扣安裝時毛刺容易劃傷卡扣的錐面，增大卡扣安裝阻力，導致卡扣不易穿過鈑金，需要裝配人員的多次拍打，影響裝配效率，如圖10所示。

圖10 內飾板反向安裝

對比2種沖壓方向的優缺點發現，一般較平直的制件采用正向沖壓進行沖壓SE分析，保證后續總裝安裝方便省力，同時也保證了制件密封面無起皺、不平等問題。制件密封面半徑較小、弧度大時采用反向沖壓進行沖壓SE分析及方案制定，并制定減小沖孔毛刺的措施。

3 密封面起皺解決方案

采用正向沖壓時密封面存在起皺風險，需要考慮以下5個方面。

（1）調整壓料面。壓料面設計時要平行待成形制件弧度或比制件平緩，即壓料面弧度L2≥制件弧度L1，避免模具閉合時成形的制件中間位置多料，同時壓料面要低于成形的制件最低點0.5～1 mm，不能提前觸料，如圖11所示。

圖11 壓料面設計

（2）增加2條拉深筋。拉深筋能控制材料流動，通過設置2條拉深筋能促使材料更好地拉深。運用分析軟件模擬2條拉深筋的位置，在成形初期達到控制材料流入的目的，成形后期材料可越過第2條拉深筋，保證成形的制件不開裂，如圖12所示。

圖12 拉深筋布置

（3）提高模具零件研合率。模具零件研合在模具制造環節非常重要，是材料流入精準控制、板料精準成形的保證，模具整體穩定可靠的前提。成形制件起皺后，首選排查模具零件研合狀態，要保證起皺部位的相關密封面和管理面研合著色達到100%，即實際材料流入量與理論流入量控制在±5 mm。

（4）增加強壓。在成形制件起皺風險區域的密封面上，根據變薄情況進行0.2～0.3 mm強壓，在整形工序對密封面進行強壓墩死，進一步提升密封面的狀態。

圖13 強壓位置

（5）增加預壓料機構。密封面弧度大、起皺嚴重時，上模可設計活動的壓料塊，由氮氣彈簧提供力源，上模與壓邊圈閉合前壓料塊提前壓住板料，預防密封面起皺?？紤]成本及模具空間的問題，可視情況選擇使用。

以上從工藝設計到模具調試5個方面，解決了密封面起皺問題。模具加工、制造、研合、調試、機床等因素對起皺影響較大，一般通過減小材料流入量或研合、強壓來解決，具體需結合現場情況得出最佳的整改方案。

4 結束語

后背門內板是汽車覆蓋件中結構最復雜、成形困難的制件之一，通過其造型特點確定沖壓方向和沖壓方案，可減少沖壓SE期間的方案驗證，縮短模具制造周期。常見的密封面起皺問題通過上述5個解決方案的實施后得到解決，對后續后背門內板研究和設計提供參考。