某车门内板冲压工艺设计与优化研究
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王新潇 徐明明 刘艳茹
【摘 要】对某车门内板冲压工艺主要内容进行了阐述，并对其工艺方法存在的不足进行了分析，后以其车门内板冲压工艺为例，对其工艺设计进行了优化研究，从而来对其设计问题进行解决，提高车门内板冲压的水平。
【关键词】车门内板;冲压工艺;工艺设计;设计优化
车门的内板是车身重要覆盖件部分，车门的内板和加强板以及窗框的焊接共同构成车门的内板结构，再和车门的外板包边构成车门的包边结构。车门的内板中，法兰面的精度对其包边的精度具有直接的影响，往往导致车门包边和翼子板以及侧围在匹配中存在间隙或者面差的质量问题。为了更好进行车门内板制作，冲压工艺设计至关重要，对车门内板冲压工艺设计优化，不仅能够对车门内板质量问题进行解决，还能够对其它工序的模具设计提供帮助。
一、某车门内板冲压工艺设计
在车门内板的冲压工艺中，主要是对产品件初步工序进行排布以及对结构进行布局，且坯料和模具的尺寸以及机床的吨位核算等，都要在工艺的规划书内体现。在其工艺的设计中，先要对冲压的方向进行确定，其中拉延模的冲压方向确定最为重要，其和拉延的模面补充以及零件面品的质量有着直接的关系。因为车门内板的零件形状具有一定的规则，且各处拉延的深度也是基本保持一致，所以冲压的方向就是车身其坐标系Y轴方向。本文案例中的车门是分体式的类型，可通过左右合模进行拉延，因为车门的拉深深度比较深，则其侧壁和凸模的圆角很容易就會出现开裂和暗伤等情况，为了方便对法兰面的精度进行调试，完成拉延与修边的工序后，对全周的法兰面进行整形。此车门内板冲压工序的排布内容主要是OP10的拉延、OP20的切边和冲孔、OP30的整形、OP40的冲孔或侧冲孔或分切等。
在实际的生产中，此工艺方法得到了广泛的运用，但其也存在一定的缺点。首先，这种工艺通过一次拉延就能够对零件全部形状特征进行获取，之后再进行修边和冲孔以及翻边等工序，而对局部区域内小面积型面很难实现一次成形，这种工艺较为死板，且灵活空间也存在不足，对工艺设计的多样性产生了限制。同时，通过一次拉延就获取零件基本的形状，拉延的深度具有固定性，零件的造型直接决定了拉延的深度，对那些较大拉延深度的零件就会存在拉延状态的不稳定或者拉延的开裂等情况。另外，对那些较大拉延深度的零件，在拉延中还会有拉毛的风险，想要避免拉毛出现，对拉延模的质量就提出了较高要求，如硬度和光洁度的等级等，这也增加了模具日常的保养和维护工作，提升制造的成本[1]。
二、某车门内板冲压工艺设计优化
在本文中，就根据某款车型的车门内板实际结构情况，对侧围外板的工艺和结构设计进行分析，进而通过带料整形的工艺进行设计的优化。此工艺的方法主要通过拉延或带料的整形、修边、冲孔或整形、修边、冲孔或侧冲孔、翻孔、冲孔等工艺的排布。此拉延工序并没有获取完全性零件的形状，仅获取零件部分的形状，对其另一部分的形状则需要进行第二序的整形和修边，来对拉延的深度进行降低。此工艺借助拉延和大面积的带料整形方式，对较大拉延深度零件成形的问题进行了解决，对其成形风险进行控制，实现了工艺灵活性设计。
2.1车门内板冲压件概述
在本文的案例中，某卡车的车门内板尺寸为1500mm×1000mm×120mm，其具有较深的拉延深度，为113mm，且型面十分复杂。使用常规冲压的工艺很难实现高品质零件的获取和制作。
2.2车门内板带料整形的冲压工艺优化设计
此工艺的方法通过拉延或带料整形、修边、冲孔或整形、修边、冲孔或侧冲孔或翻孔、冲孔等四序进行零件的获取。通过和常规的冲压工艺进行对比，在OP10的拉延中，由于带料整形的面积增加，就需要对拉延的模面设计进行改变;在OP20的带料整形和修边中，需要对废料保留并进行大面积的整形。
2.2.1对OP10的拉延
对拉延模来说，一般由冲压方向、工艺的补充部分和压料面等要素来构成。
在冲压的方向中，其对拉延件的确定十分重要。成形的方向需要满足一定的原则，首先确保凸模能够对工件成形的部位进行一次性的成形，不会存在凸模所不能接触到的死区或者死角等部分;然后在成形开始后，对凸模的两侧包容角要尽量保持一致，让通过两侧流入到凹模内的材料具有良好均匀性;同时在凸模成形时，和毛坯所接触的位置要向中间靠近，防止成形中发生材料的窜动而对表面的质量造成影响[2]。
在工艺的补充部分中，想要实现有效的成形，不仅需要对冲压工艺过程工件的缺陷进行弥补，还要对在工件的本体外覆盖件的成形部分，进行相应材料的增加，比如把覆盖件的翻边展开后，对缺口实施补满。此工艺的补充部分对成形件至关重要，其直接对成形、成形后的修边、翻边和整形等工序具有影响。
在拉延筋中，其对覆盖件的拉延模具有重要的作用。拉延筋能实现对进料的阻力增加，还能够对进料的阻力进行控制，另外还能对压边力调节的范围进行扩大。
在压料面中，其主要为凸模其轮廓线外大面积较平缓区域，拉延中压料是重要的环节，其中坯料就沿着压料面流入到模具的型腔内。因此，在对压料面设计中，要对材料流动性进行考虑，确保制件于各截面上的变形具有拉延深度的一致性。在压料面的设计中，优先考虑单曲面的使用，确保压料面具有良好光顺性。
在凸模的轮廓线中，其是拉延凸模其外形的轮廓线，在分界线的里面为凸模，而外面为压边圈。
拉延中初始的坯料线是拉延模在初次进行试模中所产生坯料线，一般情况下方形和梯形比较常用，之前主要取若干的截面对线长测量的方法对拉延的初始埋料进行确定，现阶段可以通过Dynaform对拉延模模面反算来获取近似的形状，后再取直当作方形的坯料。
2.2.2在OP20的带料整形、修边和冲孔
在OP20中，工序的内容主要有整、修边和冲孔。在门内板窗框的部分中，需要对窗框的外侧废料实施修边处理，对窗框的内侧和窗洞的下侧部分，使用冲孔对部分的废料进行去除。对门内板窗框的下部，其外侧的废料不用修边进行去除，要对废料保留。对此区域内带料进行整形中，由于在OP10中为了对拉延的深度降低和对破裂风险的控制，并没有全部获取零件的造型，而主要使用本工序整形，获取零件的型面。在拉延件压料面的部分中，对零件的外缘进行下凹造型工艺整形补充处理，整形后获取零件的完整造型，从而对零件刚性进行增强，实现板材的减薄。对窗框以下的部分进行大面积的整形中，对拉延没有获取的部分，借助整形就能够得到，并且实施修边和冲孔，对废料进行去除，就能够对整形成型的性能进行提升。
2.2.3在OP30和OP40中的工艺
在OP30的工序内容主要包括整形、修边和冲孔等。此工艺主要对多余的废料进行进一步的去除，其中借助修边对零件的外侧多余性废料去除，二级助冲孔对窗框区域的废料去除和获取零件部分孔。在此工序中，整形一般在修边后实施，主要针对的是门框上边缘的外侧法兰面，对法兰面面差的精度进行提升。在OP40中，工序的内容主要有侧冲孔、翻孔、冲孔等，其中冲孔和侧冲孔来获取零件所需要的孔位，而翻孔是进行带翻边孔的获取，最终得到相应的零件。
三、结语
综上所述，对某车门内板冲压工艺设计与优化进行了研究，从而有效实现了拉延模质量的提升，为了更好发挥车门内板冲压工艺效果，需要根据实际的情况对其工艺设计进行不断地研究和改进，从而提升冲压工艺的水平。
【参考文献】
[1]王文瑞， 张健， 刘龙升， et al. 车门内板冲压成形工艺的稳健性设计[J]. 汽车工艺与材料， 2016（6）：55-59.
[2]王乐勇， 王鹏， 余浪， et al. 车门内板冲压成形分析及制件优化[J]. 模具制造， 2019， 19（04）：28-30.