车门外板轮廓翻边R角锐化及回弹控制方案

舒金龙

（北京汽车股份有限公司 冲压技术部，北京 101300）

0 引 言

随着生活水平的不断提高，消费者对汽车外观的感官要求越来越高，冲模开发需要在满足造型设计要求的前提下，从细节方面提升客户的主观评价。现以汽车后门外板的冲模开发为例，阐述如何针对后门外板翻边及轮廓R 角进行锐化提升处理，并通过优化冲压工艺方案，对成形制件回弹量进行优化控制。

1 R角缩小处理方案及效果

根据市场调研，后门外板B 柱侧R 角一般为1.2～2 mm，视觉上R角较大，制造粗糙。通过分析冲压工艺排布，确定锐化R角方案，并进行加工制造特殊处理。

某车型后门外板如图1所示，冲压工艺方案为：①拉深成形；②局部修边+门把手冲孔；③剩余废料修边+冲孔；④翻边+翻边整形，如图2所示。

图1 后门外板

由图2 工艺排布可知，工序④翻边后实现后门外板轮廓成形，凸模基准一般按照偏置一个料厚设计，如按理论数据加工，由于模具零件研配及调试，成形的制件R 角会偏大20%～50%，即设计数据R=1.2 mm，凸模R凸=0.5 mm，对应成品件轮廓R=1.4～1.8 mm，导致视觉效果较差。考虑对该区域的NC加工工艺进行调整，针对轮廓R 角加工进行重点调整，方案如图3所示。

图2 后门外板工艺排布

图3 翻边凸模R角调整方案

图3（a）后门外板C 柱纯翻边区域，凸模采用R=0，图3（b）后门外板B 柱侧翻边整形区域，凸模采用R=0.3 mm。机加工刀路采取平行车身Z 向（模具Y向）仿形加工，避免X 向（模具方向）R 角加工，保证特殊凸模R 角加工精度。针对该区域R 角，模具调试采用人工砂纸平行模具X向推研方式进行打磨处理。R 角以外20 mm，沿模具Y 向推研方式进行打磨。理论上C柱侧成品件R=0.7 mm，B柱侧R=1 mm（料厚t=0.7 mm）。

该加工方案实施后，后门外板B 柱侧整形轮廓R角明显锐化，C柱侧轮廓、冲压单件R＜1 mm，滚边后视觉效果提升明显，如图4所示。

图4 后门外板C柱侧滚边后轮廓R角

2 缩小R角导致缩颈及开裂问题的优化解决方案

原冲压工艺后门外板B 柱侧采用翻边+整形的工艺成形，如图5所示。制件成形过程：上模滑块下行，压料芯压住工序件管理面，翻边镶件先接触板料进行翻边成形；上模滑块继续下行，翻边成形完成，整形镶件再接触板料完成外轮廓R角整形。

图5 原工艺方案B柱侧成形

受拉深工序过拉深工艺补充及材料延展性影响，制件成形后易出现缩颈或开裂问题，如图6所示。

图6 缩颈与开裂

从成形模拟分析角度考虑，拉深工序应尽量提高A 面减薄率以达到最佳的成形效果，因此过拉深量应尽量减少。为了避免开裂问题，将过拉深量设计过多会造成整形多料，二层台阶存料，造成台阶面褶皱，存在影响A面表面质量缺陷的风险，因此两者之间应达到一个平衡点，即在翻边整形不开裂的前提下，尽量减少过拉深工艺补充量。

一般该区域成形减薄控制标准为：①B 柱区域制件对拼，形成一个反成形区，拉深工序减薄控制在材质n值以内（材料加工硬化指数，n值越大，材料均匀变形能力越强）；②翻边整形工序二次减薄变化量控制在5%以内（目前控制翻边整形后减薄在20%以内）。客观条件下板料材质也存在波动，仅控制过拉深量并不能解决开裂风险问题。综合以上因素，对冲压工艺排布进行调整，如图7所示。

图7 优化的工艺方案

对后门外板B 柱侧成形方案进行调整，如图8所示：工序①将车门B柱侧轮廓进行过拉深处理，车身Y 向设计10°～15°拔模角，确保拉深成形性，半月牙起定位作用。工序②分块将工艺补充部分冲裁，工序③将后门B 柱侧轮廓整形，左右件对拼工艺补充采用空切方式实现，改变原有翻边+整形的工艺方法，该方式可使材料在整形时从外侧流入，不单纯依靠过拉深量，在降低开裂风险的同时，保证R角成形一致性。工序④将后门外板B 柱侧二层滚边R角、C 柱侧轮廓翻边成形，由于工序③已完成轮廓R角成形，翻边工序不会对该区域的材料产生拉力，避免了原成形工艺造成的开裂风险。该工艺方案在新车型开发中应用，模具批量生产稳定，成形制件未发生缩颈及开裂问题，方案验证实施有效。

图8 后门外板B柱侧成形方案调整

3 后门外板回弹控制优化方案

总结以往车型开发经验，车门外板在自由状态下普遍存在1～2 mm 的回弹，夹持状态下，个别位置也存在超公差（±0.5 mm）的回弹，如图9所示。制件精度不良、回弹量大，影响后期滚边总成整改方案，不利于车型导入时匹配问题识别，原工艺方案制件检测如图10所示，检测结果如表1所示。

根据AutoForm 软件回弹分析结果与现场制件检测结果对比分析，回弹趋势一致。受翻边间隙与板料材质差异影响，AutoForm 软件分析回弹0.6 mm左右，实际回弹值在1 mm 左右。经现场实物分析，制件在修边后，工序件贴合模具凸模，没有回弹，翻边后制件出现回弹，因此应考虑翻边因素导致制件出现回弹。

表1 检测结果

图9 后门外板原工艺AutoForm回弹模拟分析结果

图10 后门外板B柱区域面差检测

车门外板轮廓翻边弧长由该车型造型设计弧度决定，平缓的造型弧度，翻边较均匀，应力变化较小，而家用轿车或SUV 车型，为凸显造型理念，车身弧度变化较大（一般为外凸造型）。车门外板包边（滚边）直线段需要至少5 mm 的内外板包边量以满足强度要求，车门外板翻边长度一般控制在8.5 mm左右，会造成车门外板翻边成形过程中存在多料翻边，应力不匀，使制件出现回弹。

如何改变翻边应力不匀，是解决制件回弹的关键要素。

（1）调整翻边工艺缺口，在翻边工序做翻边镶件先后刃入，调整翻边先后顺序，达到平衡翻边应力的目的，降低制件回弹，该方案在机盖外板前风挡区域模具开发中已普遍应用。

（2）调整翻边工艺缺口方案的同时，翻边成形采用压料翻边工艺结构，如图11所示，成形过程中，翻边料边处于托料芯与上模翻边镶件之间，受托料力挤压，翻边料边处于可控状态，通过调整压料着色状态，调整翻边料边流入速度，降低料边受制件弧度影响造成的翻边多料现象，使翻边应力均匀。

图11 压料翻边结构

后门外板应用压料翻边工艺方法，AutoForm 分析结果显示，回弹结果在±0.3 mm，如图12 所示，符合工艺分析模拟要求，对模具开发进行实物验证。

根据制件三坐标检测结果显示，制件回弹值与分析结果一致，符合GD&T（全局描述附表、形位公差表）要求，制件满足精度质量要求，回弹问题得到解决。

图12 新方案AutoForm回弹模拟分析结果

4 结束语

提升冲压件外观细节处质量，保证生产稳定性，控制制件回弹是冲压工程师应重点研究的课题，经过2 个车型项目成形分析计算及项目开发实物对比验证，确认的结论如下：①车门外板翻边轮廓R 角缩小能提升精致感，R 角值可以控制在0.7～1 mm；②车门外板采用压料翻边工艺，能有效降低冲压件的回弹。