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图1 车门外板零件

    车门外板是典型的外覆盖件, 第1工序为拉深成形。该零件是在自动线上批量生产, 用机械手放料、取料。左右车门外板是对称件, 可一次冲出2件, 减少冲压设备, 提高效率, 降低生产成本。图2 (b) 所示为前车门外板拉深工艺造型, 图2 (c) 所示为前车门外板拉深工艺平面, 画出了拉深分模线和矩形板料线。左右件分切处最小距离为8 mm左右, 布置时将门把手设计在外侧, 靠近压料面, 方便对门把手区域进行钳工调试处理。
 

图2 前车门外板零件工艺

    综合考虑修边分切、冲孔分布、翻边包边等工艺要求, 结合冲压生产条件和生产方式, 确定第2工序为修边、冲孔, 第3工序为分离、整形、冲孔, 第4工序为翻边、侧翻边、侧冲孔。翻边后, 车门外板与内板合在一起包边。

三、拉深模结构

    该车门外板采用单动拉深模成形, 工作零件为凸模、凹模和压边圈, 材料均为合金铸铁GM246。图3所示为拉深模结构, 凸模、压边圈在下, 凹模在上。在图3 (a) 所示模具断面图中, 模具主要零件采用框架结构, 以泡沫实型铸造, 型面料厚50 mm, 主筋厚40 mm, 副筋厚30 mm。图3 (b) 所示为移走压边圈的下模, 凸模下部开有U形槽, 以螺钉、销钉和键固定在下模座上, 下模座需考虑顶杆孔的使用与避让。图3 (c) 所示为下模结构, 压边圈装在下模座内部, 四角导向。压边圈的上部有定位器、平衡块, 以等高套筒对压边圈限位, 气垫顶杆顶起零件, 定位器对送进坯料自动感应。图3 (d) 所示为上模结构, 凸起的端头在左右两侧, 上模有到底标记、弹顶销等。
    模具上模与下模以导板在模具端头导向, 以吊耳结构起吊, 上、下模四周均设有安全区, 不工作时, 上模与下模在端头以连接板连接。为防止拉深件包在上模或下模, 在上模和下模均设有弹簧顶料销, 为方便拉深过程排气, 在上、下模均开有排气孔。
 

图3 拉深模结构

四、现场冲压试模出现问题及相应解决措施

    模具结构设计完成后投入生产制造, 先进行泡沫实型制作, 接着对铸件进行数控加工、钳工组装, 然后精加工、研配后进行试模。在调试阶段发现了一些问题, 分析、整理各质量缺陷产生的原因, 及时进行了调整与修改。

1.圆角部位棱线问题

    在零件上推油石, 检查外表面时, 发现零件转角有多处棱线, 圆角不清晰, 如图4所示。在冲压件D处区域有一段棱线, 圆角模糊, 严重影响外观质量, 还发现在冲压件E处区域的圆角两侧10 mm范围内, 将上、下模合模后基本上无研合。
 

图4 棱线区域

    分析缺陷产生的原因主要是拉深模工作零件在进行热处理时, 圆角部位进行了火焰处理, 硬度较高, 钳工用油石处理模具零件, 不能消除棱线问题。采取的措施是更改模具零件型面, 对圆角部位抬高0.05 mm, 重新加工后钳工配磨, 保证符合研合率的要求。零件内部圆角在前期不宜进行热处理, 应待研合率达到要求后才进行淬硬处理。

2.门把手位置拉深开裂问题

    车门外板门把手位置孔的法兰边型面、轮廓线与手柄零件有装配关系。车门外板大部分形状平缓, 但门把手区域内凹, 根部半径R为2 mm, 拉深时严重变薄, 极有可能开裂, 如图5 (a) 所示。使用Auto Form软件对拉深成形工序进行CAE分析, 发现门把手位置变薄率超过20%, 最高值达到26%, 如图5 (b) 所示, 在调试时需重点关注此问题。
 

图5 门把手成形区域

    经过对拉深工序进行CAE分析, 发现门把手小凸包处变薄率严重, 该处在零件中部, 从工艺上难以优化, 现场成形的零件也有暗裂现象, 在钳工研合阶段将门把手位置所有圆角推顺可有效防止开裂。在前期优化时尽可能适当放大圆角半径, 后工序进行适量整形。

3.修边工序压料板与零件拉深筋干涉问题

    由于车门外板形状相对平缓, 工作时四周进料阻力不大, 设计时在分模线外布置一条封闭的拉深筋, 拉深筋截面采用方型, 而不是传统的半圆形, 可大幅度增加拉深时的进料阻力, 增大外板件的强度和刚度。
    在试模时发现, 在第2工序修边时上模压料板和拉深工序件干涉严重, 零件二次压伤严重。分析原因是零件在拉深时有回弹, 布置在分模线处的方形拉深筋也会有回弹变形。零件分工序进行修边, 修边模压料板形状与拉深数模一致, 工作时上模压料板会部分压在拉深筋上, 由于压料板与工序件的形状不吻合, 出现零件筋条被压伤。图6 (a) 所示的F区域在第2工序完成修边成形, 其他区域在第3工序完成修边成形。图6 (b) 所示的G区域方形拉深筋在修边后发生了变形, 采取的措施如图6 (c) 中H所示, 将多处拉深筋圆角半径放大到3 mm, 避免由于回弹造成零件筋条被压伤, 取得了较好的效果。
 

图6 拉深筋 

五、结束语

    分析了汽车车门外板零件的特点, 运用AutoForm软件制订了冲压工艺, 左右件共模生产, 分4道冲压工序在自动线上生产。设计了拉深模等4副模具结构, 适应自动线上大型零件生产的需要, 并对钳工在调试中出现的一些问题, 如圆角部位出现棱线、门把手位置拉深开裂、修边工序压料板与板件拉深筋干涉等进行了分析, 根据CAE分析结果与现场调试情况, 提出了一系列整改方案。实践证明, 所采取的措施合理可行, 确保了零件的表面质量, 满足了批量生产的要求。

作者：刘驰 来源：模具工业

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