汽车车门制造冲压工艺分析

汽车车门制造冲压工艺分析

马超

北汽福田汽车股份有限公司诸城奥铃汽车厂 262200

摘要：在对汽车车门进行制造时，所使用的材料以及制造工艺都会影响车门的强度与钢度。大部分汽车车门的制造过程是冲压，焊装，涂装最后与车身其他部件总装为一个白车身。汽车车门的制造工艺是整车工艺的一个缩影，从小见大，了解它也就能帮助我们了解整车制造工艺。笔者介绍了一种冲压工艺方法在汽车车门内板上的具体应用，降低了拉延模具制造难度，降低了制造成本。

关键词：车门材料；冲压工艺；分析

一、制件冲压工艺概述

冲压件一般需经过拉延/修边+冲孔/整形（或翻边）+冲孔等工序才能得到合格产品。对于稍微复杂的钣金件，通过拉延仅能得到冲压件大概轮廓，经过后序的修边冲孔，再配合整形翻边等工序才能得到最终零件。整形翻边等工艺可以降低拉延深度，简化拉延模面的形状，提高成形性，也就是提高了模具制造的可实现性及易操作性。以常见的车门外板为例，展示普通冲压外覆盖件的工艺流程。车门外板采用4步工序实现了零件的制造过程，因车门外板拉延深度较小，型面相对简单，因此采用的是一次拉延成形的方法，配合后面的修边、冲孔、翻边工序而成，这种一次拉延的冲压工艺方案是通过拉延得到基本的零件轮廓，后期的整形、翻边等都是对R角的微小型面进行小范围改变，这种工艺方法在实际生产中广泛应用，但同时也存在如下缺点和不足：（1）一次拉延工序得到几乎整个零件的全部形状特征，后工序主要是修边、冲孔、翻边，以及对局部的（小面积的）难以一次成形的型面做整形，得到零件。此工艺比较死板，灵活变动的空间较小，限制了工艺设计的多样性。（2）因为是一次拉延得到了零件的基本形状，所以拉延深度是固定的，零件的造型决定了拉延深度的大小，也就决定了成形的可实现性。对于拉延深度较大的零件就存在拉延状态不稳定及拉延开裂的风险。（3）拉延深度较大的零件拉延工序存在拉毛风险，为减少拉毛的概率，对于拉延模质量要求较高，比如硬度、光洁度都要提升一个等级，同时也要加强模具的日常保养维护，增加了制造成本。

因此为了解决上述不足，笔者结合实际案例提出了一下的研究。

二、车门制造冲压工艺——以某型号车门为例

2.1冲压件工艺分析

本例中某卡车车门内板，尺寸1600mm×1100mm×130mm，拉延深度深，拉延深度112mm，型面复杂。很明显通过常规的冲压工艺方法很难得到高品质的零件。

2.2带料整形冲压工艺设计本工艺方法采用拉延/带料整形+修边+冲孔/整形+修边+冲孔/侧冲孔+翻孔+冲孔四序得到零件，下面分别对本工艺逐步介绍。通过对比可知，本文所述方法与常规冲压工艺区别在于：（1）OP10拉延，因为增加了大面积带料整形，拉延模面设计必然有相应改变；（2）OP20带料整形+修边，保留废料并大面积整形。本文将分别对以上两步工序做重点介绍。

2.2.1 OP10拉延

（1）拉延方向是确定拉延件的第一要素。如图1所示即本拉延模的拉延方向，合理的成形方向应符合如下原则：①保证凸模能将工件需成形部位在一次成形中完成，不应有凸模接触不到的死角或死区。②成形开始时，凸模两侧的包容角尽可能做到基本一致，使由两侧流入凹模的材料保持均匀。且凸模开始成形时与毛坯的接触地方应靠近中间，以免成形过程中材料窜动而影响表面质量。

图1OP10拉延模冲压方向

（2）工艺补充部分。为了实现成形，弥补工件在冲压工艺中的缺陷，对覆盖件成形往往在工件本体部分以外，增添必要的材料，如将覆盖件上的翻边展开，缺口补满等，即加上工艺补充部分构成一个冲压成形件。

（3）拉延筋。汽车覆盖件模具拉延模具中，拉延筋的作用有以下几方面：①增加进料阻力；②控制进料阻力；③扩大压边力的调节范围。

（4）压料面。如图2所示，压料面是凸模轮廓线外面的大面积的较平缓的平面部分，压料是拉延过程中非常重要的功能，坯料就是沿压料面逐渐流入模具型腔的。因此压料面的设计要有利于材料的流动，保证制件在各个截面上变形均匀（拉延深度一致）。压料面设计时优先采用单曲面，以保证压料面的光顺。

（5）凸模轮廓线。拉延凸模外形轮廓线，分界线以里是凸模，分界线以外是压边圈。

6）拉延初始坯料线。就是拉延模初次试模时的坯料线，除特殊情况外一般均采用方形，梯形等，以前都是通过取若干截面测量线长的方法确定拉延初始坯料大小，现在可以使用Dynaform反算拉延模的模面得到一个近似形状，再取直为方形坯料。

2.2.2 OP20带料整形+修边+冲孔

OP20的工序内容主要是整形+修边+冲孔，如图2中俯视图所示，图示右侧为门内板的窗框部分，在这个工序对窗框外侧的废料进行修边，窗框内侧及窗洞下侧部分通过冲孔来去除部分废料，图示左侧为门内板的窗框以下部分，此部分外侧废料没有通过修边去除，保留废料，本工序中对此区域进行带料整形，因为在OP10拉延序中为降低拉延深度，减少破裂风险，未全部得到零件的造型，而是通过本工序的整形，来得到零件所需要的型面。图示粗线标记的区域为整形区。在上工序的拉延件上的压料面部分，在零件外缘作出下凹造型的整形工艺补充，通过整形得到完整的零件造型.加强了零件的刚性，到达合格的板材减薄率，这样的整形方式有其明显的优势。窗框以下部分大面积整形，将拉延未得到的部分通过整形来得到，同时进行修边冲孔，去除废料，提高了整形的成型性能，提升了可操作性。通过图2中工序件的放大对比图可知，粗线标记的整形区域经过了沿冲压方向向下的整形，完成零件的成形，后序只须去除多余废料即可得到零件。

图2OP20带料整形+修边+冲孔

2.2.3 OP30及OP40

OP30工序内容为整形+修边+冲孔，进一步去除多余废料，修边去除零件外侧的多余废料，冲孔去除窗框部分废料以及得到零件上的部分孔。此工序中整形是修边后进行，整形针对整个门框上边缘外侧的法兰面，为提高法兰面的面差精度而设置。OP40工序内容为侧冲孔+翻孔+冲孔，冲孔、侧冲孔得到零件要求的孔位，翻孔得到带翻边的孔。至此得到最终零件。

四、结束语

对于汽车生产行业来说，衡量冲压工艺水平的主要因素就是生产的效率和生产的成本。一般来说，冲压工艺主要包括冲压件的成形性能分析和冲压成形方案的确定，好的冲压工艺会对加工时间进行缩短，同时还会对模具的结构进行简化，对模具的使用寿命进行延长。在我国汽车行业不断发展的今天，汽车厂家的竞争在日益激烈，厂家必须要对工艺进行不断的优化，降低成本保证质量，只有这样才能提高企业竞争的能力。一般情况下，汽车的车身外覆盖质量会影响到汽车的外观质量，在汽车的整体开发中是一项最为关键性的环节，这个的环节的开发程度会对汽车的整体品质带来决定性的影响。

参考文献

[1]郭鸣骥,夏琴香,王霆等.某汽车车门玻璃导轨结构件多工位级进模设计[J].锻压技术,2014,39(9):97-101.

[2]陆滕君,孙晓,韩永志等.某车门内板冲压工艺设计与优化[J].锻压装备与制造技术,2018,53(6):98-101.