关于汽车覆盖件冲压工艺与实例分析

摘 要：文章主要针对汽车覆盖件的冲压工艺性进行了分析，提出了汽车覆盖件设计与冲压工艺设计的协同设计方法。并结合某汽车车身侧围件为例，从冲压工艺方面对侧围件进行合理分块和结构设计，使其适应了冲压工艺的套冲拉延要求。通过应用表明，套冲工艺后的模具数量得到了减少，节约了大量的成本。

关键词：汽车；覆盖件；冲压工艺；车侧围件

中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

汽车覆盖件是车身的基本组成部分，如果覆盖件的冲压工艺性设计不合理，将直接影响模具结构的复杂程度和模具的加工工艺性，给冲压模具的设计、制造、加工及覆盖件的生产和装配带来困难。为了缩短覆盖件冲压模具设计制造周期及降低成本，必须进行覆盖件冲压工艺性的研究与分析。本文以某轻型载货汽车车身侧围件为例，提出了覆盖件设计与冲压工艺设计协同设计方法，可以大量减少冲压模具数量及降低模具加工成本，并可显著提高材料利用率。

二、覆盖件冲压工艺的特征

进行汽车车身设计时，设计者是从汽车的整体造型和结构功能的角度进行覆盖件的设计，对覆盖件的制造工艺性虽然给予足够的重视，但是由于考虑问题的角度和专业范围的限制，也会出现一些制造工艺上的问题。因此，在进行覆盖件设计时协同考虑覆盖件的冲压工艺性十分关键，覆盖件的冲压工艺性主要涉及以下几方面：

2.1 覆盖件分块尺寸的可行性

覆盖件的分块不同决定了零件的轮廓尺寸和结构形状不同。从设计制造的总体角度考虑 分块尺寸应越大越好，这样不仅可减少整车零件的数量和车身表面可见焊缝，提高车身结构制造精度与外观完整性，而且还可减少冲压模具的数量和车身生产过程中工装与人力资源的投入。然而，工艺手段和生产条件是有限的，必须根据现有的条件和技术来分析覆盖件分块尺寸的可行性，如：在现有制造模具的条件下，能否装配调试出合格的模具；现有的压力机性能参数能否满足覆盖件生产的需要；能否在国家标准中选取符合覆盖件展开尺寸的板材，是否有可靠的板材供应商等。

2.2 一次拉延成型的可能性

由于覆盖件具有结构尺寸大、形状复杂、材料薄及精度高等特点，所以要求一次拉延成型。因此覆盖件设计时应注意以下几点：1）覆盖件轮廓形状尽量简单匀称，使拉延应力均布；2）覆盖件形面变化尽量均匀，以保证拉延凸模能够顺利进入拉延凹模；3）拉延底面的形状尽量平顺，避免出现尖底和凸模接触不到的负角区域；4）覆盖件的形面落差在产品允许的情况下尽量降低，从而降低拉延深度。

2.3 修边冲孔的方便性

覆盖件拉延成型后，果修边形状和冲孔位置设计不当也会增加模具数量，此应尽量做到以下几点：1）减少倾斜方向的修边，以简化模具结构；2）不同方向的修边线之间应有适当距离，以利于布置修边刃口；3）各种孔的形状应规则，避免细长孔；4）孔与边缘之间距离，孔与孔之间距离要合理，孔的位置应远离变形区。

2.4翻边整形的简易性

如果覆盖件达不到一次拉延成型的工艺性要求，就必须增加翻边整形工序。若覆盖件翻边整形的形状和位置设计不当，不仅会导致该工序的模具结构复杂，而且也会增加模具数量 所以应尽量做到以下几点：1）翻边尽量设计成垂直方向且翻边方向相同，以简化模具结构；2）不同方向的翻边在交接处应有适当的距离，以利于翻边刃口的布置；3）避免曲面翻边，特别是压缩型翻边；4）翻边线尽量直，以减小修边的复杂程度，提高模具寿命；5）对于拉延型和压缩型翻边，必要时进行计算和试料验证，以防止开裂和起皱。

在设计覆盖件时，应综合考虑上述冲压工艺性要求，在充分保证覆盖件美观和功能的前提下使其冲压工艺性得到优化，以达到用最少的模具、最简单的模具结构、最低的材料消耗生产出合格的覆盖件产品。

三、汽车车身侧围零件设计的冲压工艺

3.1 车身侧围的构成及冲压件的特点

车身侧围主要由侧围外板、前柱内板及加强板、中柱内板及加强板、门槛梁内板及加强板、侧围上边梁及侧围附件等组成。

车身侧围件中的外板件要求其表面饱满、光顺棱线清晰、过渡连续。其中，由于车门外板拉延深度较浅，所以单件刚性较差，其腰部的装饰线不仅要满足车身造型的整体效果，还要用它来增加制件的刚性，以避免冲压时表面细微缺陷的产生。

车身侧围件中的内板件要求其周边形面与外板完全匹配，各种孔的位置及形状精度要满足其功能要求。其中，车门内板拉延深度较深，对于整体式车门其窗框部位一般由较深的反拉延成型。若反拉延深度过深，就需要在窗口拐角处开设工艺缺口，以利于翻边整形。在拐角半径较小的拉延部位需有斜面过渡以降低该部位的拉延深度。冲压成型后，内板件的周边要与外板的包边压合，由于其特殊的工艺要求，内板件修边轮廓的尺寸公差为周边的±0.25mm。

3.2侧围零件不同分块方案的工艺性对比（见表1）

表1

根据表1可知，对于分体式车门总成，由于需增加几段玻璃窗框导槽的焊接，降低了生产效率；同时，玻璃导槽一般需专用滚压设备生产，这样既增加了设备投入，又不利于生产的组织，但材料利用率较高。对于整体式车门总成，可减少零件数量和焊接工序，但对单个零件而言，窗口处的工艺废料被浪费，降低了材料利用率，使单件制造成本有所增加。要解决整体式车门总成材料利用率较低的问题，可在车身侧围零件设计时考虑相应零件的分块和材料选择，让部分立柱内板件的尺寸和形状适于车门零件的窗口套冲成型，这样既利用了整体车门窗口的材料，又减少了立柱内板件模具的投入，大大降低了整车的制造成本，同时还解决了立柱内板件拉延深度较浅、后续工序（修边冲孔）型面定位不可靠的问题。

3.3汽车车身侧围方案的选择实例分析

某轻型载货汽车车身侧围分块方案选择时，以减少“冲压工装投入、提高材料利用率”为目标。日本五十铃NKR系列轻型载货汽车的单排座车身侧围为整体式侧围总成结构，即外板为整体式侧围板，见图1。该车的双排座车身外板由前侧围外板、中柱（上、下）外板，后柱（上、下）外板组成；侧围内板由前柱（上、下）内板、中柱（上、中、下）内板、中柱加强板后柱（上、下）内板及（前、后）门框上内板、前踏板立板、后门槛下内板等内板件组成。根据侧围内板的组成，结合其结构特点，并考虑各零件的工艺性，对该内板件进行型面设计，并对内板件及后柱上内板、中柱上内板、中柱中内板的形状和大小进行合理分块 使设计和分块既满足功能、结构的要求，为零件的套冲造条件，又充分考虑了车身零件制造的经济性。

图1

根据该车侧围件的结构特点，在侧围模具开发中采用了如下套冲工艺方案：左、右前车门外板窗口处套冲左、右后柱上内板（单、双排座车型的零件用量一致）；见图2；左、右后车门内板窗口处套冲中柱上内板（双排车用）见图3；左、右后车门外板窗口处套冲中柱中内板（双排座车用）见图4。

图2 图3

此外，单排座整体式侧围板用于双排座车时，可将该单排座整体式侧围板按相关位置切开成为双排座车分体式侧围板的前侧围板和后柱上外板（见图5），可节省双排座车的模具开发费用。

图4 图5

总之，该车左、右后车门的内、外板除内板的部分孔、外板的拉手处型面不一致外。其它结构相对于车身坐标是前、后对称的，即左后门内、外板与右后门内外板左、右件一致，这种结构为后车门内、外板模具左、右件的共用创造了条件。根据其特点，在模具开发中，后车门内板采用加伸缩式冲头的模具结构，使得右后门内板上的大孔覆盖前工序小孔；后车门外板则采用拉延工序在拉手型面处局部更换镶块，其余工序的模具采取让位的结构方式 实现了左、右后车门内板及外板的左、右件模具共用，这样大大节约了模具开发费用。

四、结束语

综上所述，本文主要提出了汽车覆盖件设计与冲压工艺设计的方法，并以某轻型载货汽车的身侧围件为例，在保证车身造型和结构要求的前提下，从冲压工艺性方面对侧围件进行合理分块和结构设计，使其适应冲压工艺的套冲拉延要求，实现了左、右前车门外板窗口处套冲左、右后柱上内板，左右后车门外板窗口处套冲中柱上内板，左、右后车门内板窗口处套冲中柱中内板的冲压工艺方案和左右后车门内板及左、右后车门外板件的左、右件模具共用，以供大家参考。

参考文献

[1]张旭.基于数值模拟技术的汽车覆盖件拉延工艺优化研究[M].重庆大学，2005．

[2]蒋浩民，陈新平，等.大型车车身覆盖件冲压成型特征分析及选材研究[J].金属成型工艺术，2003．