某車門內板沖壓工藝設計與優化研究

王新瀟 徐明明 劉艷茹

【摘 要】對某車門內板沖壓工藝主要內容進行了闡述，并對其工藝方法存在的不足進行了分析，后以其車門內板沖壓工藝為例，對其工藝設計進行了優化研究，從而來對其設計問題進行解決，提高車門內板沖壓的水平。

【關鍵詞】車門內板;沖壓工藝;工藝設計;設計優化

車門的內板是車身重要覆蓋件部分，車門的內板和加強板以及窗框的焊接共同構成車門的內板結構，再和車門的外板包邊構成車門的包邊結構。車門的內板中，法蘭面的精度對其包邊的精度具有直接的影響，往往導致車門包邊和翼子板以及側圍在匹配中存在間隙或者面差的質量問題。為了更好進行車門內板制作，沖壓工藝設計至關重要，對車門內板沖壓工藝設計優化，不僅能夠對車門內板質量問題進行解決，還能夠對其它工序的模具設計提供幫助。

一、某車門內板沖壓工藝設計

在車門內板的沖壓工藝中，主要是對產品件初步工序進行排布以及對結構進行布局，且坯料和模具的尺寸以及機床的噸位核算等，都要在工藝的規劃書內體現。在其工藝的設計中，先要對沖壓的方向進行確定，其中拉延模的沖壓方向確定最為重要，其和拉延的模面補充以及零件面品的質量有著直接的關系。因為車門內板的零件形狀具有一定的規則，且各處拉延的深度也是基本保持一致，所以沖壓的方向就是車身其坐標系Y軸方向。本文案例中的車門是分體式的類型，可通過左右合模進行拉延，因為車門的拉深深度比較深，則其側壁和凸模的圓角很容易就會出現開裂和暗傷等情況，為了方便對法蘭面的精度進行調試，完成拉延與修邊的工序后，對全周的法蘭面進行整形。此車門內板沖壓工序的排布內容主要是OP10的拉延、OP20的切邊和沖孔、OP30的整形、OP40的沖孔或側沖孔或分切等。

在實際的生產中，此工藝方法得到了廣泛的運用，但其也存在一定的缺點。首先，這種工藝通過一次拉延就能夠對零件全部形狀特征進行獲取，之后再進行修邊和沖孔以及翻邊等工序，而對局部區域內小面積型面很難實現一次成形，這種工藝較為死板，且靈活空間也存在不足，對工藝設計的多樣性產生了限制。同時，通過一次拉延就獲取零件基本的形狀，拉延的深度具有固定性，零件的造型直接決定了拉延的深度，對那些較大拉延深度的零件就會存在拉延狀態的不穩定或者拉延的開裂等情況。另外，對那些較大拉延深度的零件，在拉延中還會有拉毛的風險，想要避免拉毛出現，對拉延模的質量就提出了較高要求，如硬度和光潔度的等級等，這也增加了模具日常的保養和維護工作，提升制造的成本[1]。

二、某車門內板沖壓工藝設計優化

在本文中，就根據某款車型的車門內板實際結構情況，對側圍外板的工藝和結構設計進行分析，進而通過帶料整形的工藝進行設計的優化。此工藝的方法主要通過拉延或帶料的整形、修邊、沖孔或整形、修邊、沖孔或側沖孔、翻孔、沖孔等工藝的排布。此拉延工序并沒有獲取完全性零件的形狀，僅獲取零件部分的形狀，對其另一部分的形狀則需要進行第二序的整形和修邊，來對拉延的深度進行降低。此工藝借助拉延和大面積的帶料整形方式，對較大拉延深度零件成形的問題進行了解決，對其成形風險進行控制，實現了工藝靈活性設計。

2.1車門內板沖壓件概述

在本文的案例中，某卡車的車門內板尺寸為1500mm×1000mm×120mm，其具有較深的拉延深度，為113mm，且型面十分復雜。使用常規沖壓的工藝很難實現高品質零件的獲取和制作。

2.2車門內板帶料整形的沖壓工藝優化設計

此工藝的方法通過拉延或帶料整形、修邊、沖孔或整形、修邊、沖孔或側沖孔或翻孔、沖孔等四序進行零件的獲取。通過和常規的沖壓工藝進行對比，在OP10的拉延中，由于帶料整形的面積增加，就需要對拉延的模面設計進行改變;在OP20的帶料整形和修邊中，需要對廢料保留并進行大面積的整形。

2.2.1對OP10的拉延

對拉延模來說，一般由沖壓方向、工藝的補充部分和壓料面等要素來構成。

在沖壓的方向中，其對拉延件的確定十分重要。成形的方向需要滿足一定的原則，首先確保凸模能夠對工件成形的部位進行一次性的成形，不會存在凸模所不能接觸到的死區或者死角等部分;然后在成形開始后，對凸模的兩側包容角要盡量保持一致，讓通過兩側流入到凹模內的材料具有良好均勻性;同時在凸模成形時，和毛坯所接觸的位置要向中間靠近，防止成形中發生材料的竄動而對表面的質量造成影響[2]。

在工藝的補充部分中，想要實現有效的成形，不僅需要對沖壓工藝過程工件的缺陷進行彌補，還要對在工件的本體外覆蓋件的成形部分，進行相應材料的增加，比如把覆蓋件的翻邊展開后，對缺口實施補滿。此工藝的補充部分對成形件至關重要，其直接對成形、成形后的修邊、翻邊和整形等工序具有影響。

在拉延筋中，其對覆蓋件的拉延模具有重要的作用。拉延筋能實現對進料的阻力增加，還能夠對進料的阻力進行控制，另外還能對壓邊力調節的范圍進行擴大。

在壓料面中，其主要為凸模其輪廓線外大面積較平緩區域，拉延中壓料是重要的環節，其中坯料就沿著壓料面流入到模具的型腔內。因此，在對壓料面設計中，要對材料流動性進行考慮，確保制件于各截面上的變形具有拉延深度的一致性。在壓料面的設計中，優先考慮單曲面的使用，確保壓料面具有良好光順性。

在凸模的輪廓線中，其是拉延凸模其外形的輪廓線，在分界線的里面為凸模，而外面為壓邊圈。

拉延中初始的坯料線是拉延模在初次進行試模中所產生坯料線，一般情況下方形和梯形比較常用，之前主要取若干的截面對線長測量的方法對拉延的初始埋料進行確定，現階段可以通過Dynaform對拉延模模面反算來獲取近似的形狀，后再取直當作方形的坯料。

2.2.2在OP20的帶料整形、修邊和沖孔

在OP20中，工序的內容主要有整、修邊和沖孔。在門內板窗框的部分中，需要對窗框的外側廢料實施修邊處理，對窗框的內側和窗洞的下側部分，使用沖孔對部分的廢料進行去除。對門內板窗框的下部，其外側的廢料不用修邊進行去除，要對廢料保留。對此區域內帶料進行整形中，由于在OP10中為了對拉延的深度降低和對破裂風險的控制，并沒有全部獲取零件的造型，而主要使用本工序整形，獲取零件的型面。在拉延件壓料面的部分中，對零件的外緣進行下凹造型工藝整形補充處理，整形后獲取零件的完整造型，從而對零件剛性進行增強，實現板材的減薄。對窗框以下的部分進行大面積的整形中，對拉延沒有獲取的部分，借助整形就能夠得到，并且實施修邊和沖孔，對廢料進行去除，就能夠對整形成型的性能進行提升。

2.2.3在OP30和OP40中的工藝

在OP30的工序內容主要包括整形、修邊和沖孔等。此工藝主要對多余的廢料進行進一步的去除，其中借助修邊對零件的外側多余性廢料去除，二級助沖孔對窗框區域的廢料去除和獲取零件部分孔。在此工序中，整形一般在修邊后實施，主要針對的是門框上邊緣的外側法蘭面，對法蘭面面差的精度進行提升。在OP40中，工序的內容主要有側沖孔、翻孔、沖孔等，其中沖孔和側沖孔來獲取零件所需要的孔位，而翻孔是進行帶翻邊孔的獲取，最終得到相應的零件。

三、結語

綜上所述，對某車門內板沖壓工藝設計與優化進行了研究，從而有效實現了拉延模質量的提升，為了更好發揮車門內板沖壓工藝效果，需要根據實際的情況對其工藝設計進行不斷地研究和改進，從而提升沖壓工藝的水平。

【參考文獻】

[1]王文瑞， 張健， 劉龍升， et al. 車門內板沖壓成形工藝的穩健性設計[J]. 汽車工藝與材料， 2016（6）：55-59.

[2]王樂勇， 王鵬， 余浪， et al. 車門內板沖壓成形分析及制件優化[J]. 模具制造， 2019， 19（04）：28-30.