汽车门框内板冲压模具（车门内板模具开发关键步骤研究与应用）
汽车门框内板冲压模具（车门内板模具开发关键步骤研究与应用）车门内板的模具设计主要以工艺设计及结构设计为主。在工艺开发阶段确定重点关注问题及工序排布。在结构设计阶段对模具结构进行精简化及标准化处理，减轻模具重量、降低模具开发成本，同时通过对模面进行精细化处理，使车门内板的研配及调试更加容易，提高了生产效率。模具设计方向图1 面品缺陷导致产品开裂图2 CAE 分析对比图3 产品设计未考虑机器人抓取位置
一直以来，在所有汽车冲压零件生产过程中，车门内板出现质量问题的频率一般高于其他产品，并且和与之相关的门总成与白车身的匹配也容易出现问题。为了降低生产过程中此类问题的发生频率，本文系统的汇总了车门内板冲压零件比较常见的质量问题，并对问题产生的原因进行了深入的分析与研究，制定了根本解决对策并分解到模具开发过程对应的关键步骤，以便工程师能够在模具开发过程中对这些问题进行系统的管理。
随着汽车工业的快速发展，各大品牌竞争日趋白热化，新车型推出的速度越来越快，同时以往的固定模具开发周期难以满足模具开发的实际需要。尤其是车门内板模具，在开发过程中极其不稳定，后期调试及生产较为困难，影响整车开发周期。通过编制车门内板模具开发管理规范可以为后续车型开发车门内板提供帮助，缩短模具开发周期，更快速、更高效的制造出新车型。
门内板模具开发主要管理方向产品设计方向
产品设计阶段主要验证产品是否存在缺陷、成形性是否充分、产品能否满足生产稳定性，此阶段结合各车型设计阶段出现的问题进行重点关注，其重点分类及关注事项如下：⑴面品缺陷管理(图1)。重点对产品造型设计失误，冲压模具无法完成或制造困难的位置进行规范。⑵成形性管理。对产品设计阶段数据进行CAE 分析(图2)，并结合以往车型案例，对成形性困难位置进行重点管控。⑶产品稳定性管理。车门内板造型设计时，设计者往往对生产稳定性疏于考虑，导致现场调试无法满足生产要求。应对此问题进行重点管控，产品设计未考虑机器人抓取位置如图3 所示。
图1 面品缺陷导致产品开裂
图2 CAE 分析对比
图3 产品设计未考虑机器人抓取位置
模具设计方向
车门内板的模具设计主要以工艺设计及结构设计为主。在工艺开发阶段确定重点关注问题及工序排布。在结构设计阶段对模具结构进行精简化及标准化处理，减轻模具重量、降低模具开发成本，同时通过对模面进行精细化处理，使车门内板的研配及调试更加容易，提高了生产效率。
模具制造及调试方向
对模具调试方法(拉延筋、研配等)、验证方法(首件验证、过程验证)进行管控，模具调试报告书(A)如图4 所示。
图4 模具调试报告书(A)
模具预验收方向
对模具验收重点步骤及流程进行管控确认（稳定性验证、型面扫描确认、拉毛趋势评估等），模具预验收重点流程如图5 所示。
图5 模具预验收重点流程
门内板模具设计技术管理工艺问题
⑴窗框处拉延较深，造成暗裂频发。
⑵后部采用正修加上整形结构，造成下部包合面不平整修边线扭曲。
⑶下角部两侧未设计余肉，造成角部起皱严重。
⑷窗框拐角处分模线设计太曲折，造成局部起皱严重。
⑸中间废料区未设置废料刀，造成拉延成形裕度低，生产过程中频发开裂，工艺问题。
工艺控制要点
⑴拉延方向以顶面的垂直方向为冲压方向。
⑵拉延要一次拉延到底，二次拉延结构暂时取消。
⑶角部易起皱位置要设计大余肉。
⑷车门下部采用拉修的结构。
⑸拉延中间大冲孔设计破裂刀，增强成形裕度。
⑹拼焊焊缝位置要按CAE 分析结果进行后续加工。
模具结构要点
OP10：拉延凹模与压边圈增加导向键，提升稳定性；拼焊板不采用镶块拉延，入厂后直接做镀铬处理。⑴压边圈与凹模间增加导向键，提升拉延稳定性；⑵工作部分均为GGG70L，增加耐磨性；⑶采用框架导向形式，提升导向精度及稳定性。
OP30：整形块采用锻件形式，底面增加5mm 厚调试垫板。后工序压料芯采用设计全符型形式；后期根据模面设计采用加工避让形式；整形镶块采用空冷钢结构，确保后期模具调试方便，为后期模具增加标准垫板做准备。
模具制造调试管控对模具加工、调试方法(拉延筋、研配等)、验证方法(首件验证，过程验证)进行管控。关键零件的铸件必须要有检验报告，必要时进行第三方检测，确保模具淬火硬度及整体铸件质量合格。对铸件外观进行检测确认是否达到质量要求，如铸造砂眼、铸造气孔、铸造变形等。传统数铣加工工艺，可以更好体现车门内板的模面设计效果，拉延模的加工不能使用传统的粗加工→半精加工→精加工→粗研→淬火→精研的加工工艺。因为传统加工工艺中的淬火环节会造成模具变形量过大，从而使得模面处理效果大打折扣。改善后的加工工艺应采用粗加工→半精加工→淬火→精加工→研合的加工工艺，有条件的可以使用激光淬火。
调试
车门内板拉延模的调试难点是平衡开裂与褶皱。调试顺序为：⑴首先调试板料
尺寸及位置；⑵调试成形压力、压边力、顶出高度等压力参数；⑶根据零件开裂起皱情况确认是否调整工艺余肉；⑷根据板料的走料情况调整拉延筋高度及位置，最后通过优化产品圆角或更改造型来最终完成拉延模的调试。
首轮调试
⑴车门内板的拉延模材料流动量较大，因此压料面研合必须重点进行控制。压料面研合率不到位，走料不均匀会造成材料流动难以控制，如图6 所示。拉延筋的设置要遵循内紧外松原则。以XY 中间部位为基础，保证筋内侧研合率100%。
图6 拉延走料示意图
⑵模具上机床前，要对顶杆高度进行确认，顶杆高度用同一顶杆孔定位，进行高度测量，精度控制在±0.1mm 之间。
⑶调试前要确认材料牌号、料厚、尺寸、制造厂家信息，符合CAE 分析数据。
⑷以CAE 提供的顶出高度、压力±10%进行调试，为保证模具不受损，凹模与压边圈接触后确认压料面是否吻合，若存在问题，须及时增加顶出力，防止皱褶将压料面压伤。
⑸起皱重点解决角部和带门框车门的门框部位，如图7 所示。
图7 车门起皱部位示意图
一般首轮调试除了开裂和褶皱外，还要关注以下几点：
⑴侧壁收缩。多数门内板的成形深度都在140mm 以上，属于深拉延成形，成形后冲压件都存在不同程度的收缩情况，影响车门与侧围之间的密封间隙。重点要确认车门与铰链及门锁部位的收缩量。
⑵立面扭曲变形产生的原因为：拉延件深度不到位，凸凹模间隙不均匀，后工序符型不到位，整形力过大，整形面研合不彻底，产品R 角修研过大如图8所示。
图8 凸凹模间隙不均匀导致起皱开裂
⑶侧壁凹陷、回弹产生的原因为：拉延力过小、过大，R 角不光顺、材料流动不均匀，侧壁间隙大。
⑷法兰不平产生的原因为：整形面研合不到位，拉延走料不均匀，冲压工艺设计不合理，产品先天性不良，型面起伏大。
⑸法兰翘曲产生的原因为：拉延模调试时放大R角，整形量大。
⑹修边线短产生的原因为：拉延模调试时放大R角，整形时材料流动，边界内缩，如图9 所示。
图9 放R 角导致修边线短
⑺棱线不清产生的原因为：棱线R 修理不光顺，拉延不到底。
⑻冲击痕产生的原因为：凹模口R 不光顺，R 太小，侧壁间隙不合理，刺破刀部位切刀过高，位置不对，产品R 过渡不圆滑，未球化，如图10 所示。
图10 R 不光顺导致冲击痕
结束语综上所述，车门内板需要控制的难点还很多，需要不断积累总结经验，在问题发现前期进行控制，从源头解决问题。通过从前期产品造型到后期模具调试按照标准的流程来使车门内板模具开发更加完善，从而达到制件稳定，缩短开发周期的效果。
作者简历
闫浩涵，高级模具工程师，主要从事模具开发与技术管理工作，完成B40V、C33D、C32B、C40D、C62X 等项目模具的开发及交付工作，拥有1项发明专利、3 项实用新型专利。
——来源：《锻造与冲压》2020年第18期
