长城汽车：门外板扣合处翘曲产生的原因及解决方案

随着现代社会的快速发展，汽车已逐步成为人类活动中必不可缺的交通工具，消费者对汽车外观和质量的要求越来越高。汽车外覆盖件表面出现质量问题时，喷涂后会产生扭曲、光影不顺等问题，造成整车外观美感缺失。扣合过程是汽车覆盖件生产中的最后一道工序，直接关系整车的精细感知，对汽车的外观和质量有重要影响。汽车上常使用扣合工艺的零部件有车门、发动机罩等，而前、后门外板进行扣合工序时，其翘曲问题在模具调试阶段100%发生，主要发生部位为A柱、B柱及C柱侧。以往车型零件翘曲问题经过多次整改才能满足成形要求，但影响模具的交付周期，翘曲问题亟待解决。

门外板扣合处翘曲与零件造型、冲压方向、拉深工艺补充设置、工序布局、模具结构、模具调试、压边力、压力机类型、材质性能等因素有关。为提升门外板的扣合质量，需解决门外板的翘曲问题，现阐述门外板翘曲与零件造型、拉深工艺补充、钳工调试的关系，并制定相应的整改对策。

1门外板翘曲原因及部位

门外板零件由于尺寸轮廓大、拉深深度较浅、空间曲率较大、外形平坦等外形特点，成形精度会超差，影响整车装配。图1所示为门外板常见的翘曲部位，即A、B、C柱侧的R角翻边区域。

图1 门外板常见翘曲部位

图2 翻边过程

从应力应变分析，门外板零件脱模后，拉、压应力的交替分布及残余弯矩的存在使零件产生局部失稳，最终产生翘曲；从翘曲角度分析，初始翻边状态，板料与翻边模基准贴合，靠近翻边R角部位受翻边镶件作用向上抬起，到位后翻边圆角部位发生硬化，镶件回退引起板料翘曲，翻边过程如图2所示。

2 门外板翘曲解决方案

为解决门外板的翘曲问题，提高零件合格率，以下从数模设计、工艺设计、现场模具调试等阶段方面展开。

数模设计阶段

在车身曲面造型的各个阶段，都必须对曲面光顺性进行分析和检查以及评价和优化。曲率分析作为评价数模设计阶段曲面内部质量的重要手段，将曲率变化是否均匀作为判定曲面光顺的重要指标，可通过UG软件进行曲率分析。基本思路为：绘制反映曲面各点曲率值的曲率梳，若曲率梳连续单调且均匀变化，未出现拐点，可认为曲面光顺。

图3 门外板曲面曲率梳评价分析

图3所示为门外板曲面曲率梳评价分析，曲率梳上不存在奇异且多余的拐点，曲面与曲面之间的曲率梳没有夹角，曲率变化一致，达到连续性要求，符合门外板造型特征的规律性，达到A级曲面光顺要求。若达不到A级曲面光顺要求，需在数模设计阶段与设计人员沟通，避免将零件设计问题带入后期实际生产中。

工艺设计阶段

在拉深工艺设计阶段，不但需要考虑冲压方向、板料尺寸、分模线位置、拉深筋种类及大小，还需要合理地设计压料面。通过压料面的变化，使板料各部分的拉深深度趋于一致，有效调节材料流动阻力，满足拉深需求。压料面可直接影响材料流向凹模的速度与方向、坯料变形的分布与大小，保证材料充分变形，有效避免回弹、翘曲等问题产生。图4所示为门外板压料面，其关键部位（把手侧）先触料，保证容易产生表面质量问题的部位拉深充分。

图4 门外板压料面

为了达到满意的拉深效果，设计拉深工艺时需要增加工艺补充，这不仅对拉深起重要作用，而且对后序的修边、翻边、整形等工序也有较大影响，因此设计门外板的工艺补充时要充分考虑对后工序的影响，避免翘曲问题。

（a）成形初期

（b）成形中

（c）成形后

（d）翘曲分析

图5 拉深过程翘曲分析

图5所示为拉深过程翘曲原理分析，从图5中可以看出，成形初期材料和凸模点a接触，产生硬化，成形过程中材料滑过点a，成形完成后点b压缩、点c伸张，导致点d高于点e，由于回弹产生局部翘曲。经过生产实践发现，采用工艺补充标准化的设计方案对解决门外板翘曲问题具有重要意义。

现场调试

由于机床精度、钳工研配等因素对模具的影响较大，CAE分析结果往往与现场调试阶段的零件存在较大的差异。图6所示为AutoForm软件模拟分析结果与现场调试阶段的零件状态，从图6可看出，AutoForm软件模拟结果显示零件无翘曲，但现场零件却存在翘曲情况。

（a）AutoForm模拟结果

（b）现场调试阶段零件状态

图6 模拟与实际对比

遇到上述情况需要钳工来修复，首先对翘曲部位对应的模具零件型面进行研合和抛光，确保模具零件之间的间隙均匀合理，再使用显示剂确认着色率，打磨不合格区域，使各部分着色率满足设计要求，最后对翘曲部位的翻边基准模进行削面处理（使零件反向弯曲从而抵消回弹量），削面和过渡区长度一般为5mm，削面量取0.1~0.15mm。翻边基准模削面后，需对压料面进行补焊强压研合，保证削面部位压料充分，强压量为0.2mm左右，并优化翻边间隙，取0.75（tt为料厚）。

（a）削面前

（b）削面后

图7 模具削面前后零件状态

（a）削面方案

（b）压料芯补偿方案

图8 削面方案及压料芯补偿方案

经过反复研合调试后，门外板翘曲问题得到解决，削面前后零件状态对比如图7所示，削面方案和压料芯补偿方案如图8所示。

▍原文作者:马文涛，刘帅，张跃，李众

▍作者单位：长城汽车股份有限公司