浅淡汽车门槛加强板的工艺分析与优化

孙纪乐　杨杰强

摘 要：以某车身门槛加強板为例，对其产品特点及工艺信息进行了分析，同时分析了汽车门槛加强板工艺出现的回弹、侧比内凹等问题产生的原因，然后对汽车门槛加强板的工艺优化进行了深入探讨，通过进一步优化产品形状及冲压工艺，有效避免在拉伸工序中出现的侧比内凹、法兰面翘曲等问题，进一步简化回弹问题整改过程，有效减少了开发零部件的时间，对于材料的使用率和利用率也大大的提升了。

关键词：门槛加强板;工艺优化;回弹整改

1 引言

现阶段，工业制造业轻量化发展趋势明显，高强钢零件在汽车制造中的应用范围越来越广。但是，高强钢材料在实际应用中，也面临着一定的质量问题。汽车门槛加强板采用高强钢材料进行零件生产，普遍存在回弹、扭曲等质量问题，并且解决周期长，增加了零件生产准备周期。

2 门槛加强板零件及工艺介绍

门槛加强板是驾驶室车身下面的装配零部件，也是3H车身最为主要的零部件之一。在对车辆进行碰撞试验的时候，门槛加强板能够起到非常重要的作用，保护轿车车身的安全，是车身必备的A几安全零件。如下图所示，是对某车型门槛加强板的结构示意，其采用的材料牌号为780YD+Z-60/60，材料的厚度有达到1.6mm，是一种超高强刚类制作的零件，零件的长度是1600面膜，高度达到了66mm，门槛加强板结构如图1所示。

产品端头封闭结构所需要的零部件，进行冲压时需要使用拉延工艺来对其进行专门的冲压，拉延工艺主要是拉延、修边冲孔、整形翻边等等。拉延工序模面有拉延筋和凸模轮廓线，零件自身法兰变为压面料，局部拉延筋为圆形。

3 门槛加强板工艺质量问题分析及解决方案

3.1 门槛加强板侧壁与法兰面的回弹问题分析及解决方案

高强钢零件中，侧壁与法兰面回弹问题是较为常见的一种质量问题，其产生主要是由于次啊聊在成型过程中发生的弹性变形造成的。对于同本文案例所使用的工艺相同，使用拉延工艺生产的零部件所产生的回弹问题基本上出现在拉延的工序当中，在进行修改之后，回弹量大小会进一步增加。在零件生产过程中，压边力、拉延筋、模具研合率以及压机吨位等均与回弹量的大小具有相关性。因此，在能够确保零件不会发生开裂的基础上，拉延工序应当尽可能的采取较大的压边力，较强的拉延筋，同时确保模具研合率足够，以更大的成型压力使材料的变形程度达到最高，从而最大限度的缩小回弹量。然而，实际经验表明，这些因素虽然能够有效缩小回弹量，但是从整体来看其对回弹量的影响并不是很大，通常能够控制1-2mm左右的回弹量。真正影响回弹量情况的关键因素还是零件本身的造型，零件的回弹量较大时就需要改变模具的加工数据，使用回弹补偿的方式抵消掉因为回弹产生的尺寸偏差问题。

针对侧壁与法兰面回弹问题的解决方案，通常来说是在翻边整形工序中实施回弹补正，通过回弹补偿抵消回弹量。具体来说，是就是依据零件侧壁和法兰面产生的回弹量大小，在对整形模具的型面加工数据进行设置，重新设置，分别以上、下两侧R角的切点将作为参考点，与回弹方向相反开展转动，进而抵消掉一部分的回弹量，减少零件尺寸上的误差。通常情况下，在侧壁位置的回弹不长量将会达到回弹偏差量的两倍左右;法兰面的回弹补偿量系数会远远高于侧部的补偿量系数，调整这些差距就需要反复的进行调试，已找到最佳的关系。与此同时，法兰冕的尺寸在增加的同事，与之相应的回弹补偿量系统也会随之增加，二者呈正相关关系。

在解决回弹量不大的普通高强钢回弹问题时，使用以上说道的整改方案能够起到良好的效果，在实际的生产工作中的加工量只会是设计翻遍整形这一道的工序。但是，如果如案例所示，采用超高强钢零件，其侧边及法兰面的回弹量较大，在5-6mm，仅仅在翻边整形这一道的工序当中进行回弹补偿还是不能讲回弹问题造成的尺寸偏差现象完全解决迪奥。所以，在进行超高强刚零件的回弹补偿作业时，要做好相关的翻遍整形工作也要做好拉延工序当中的回弹补偿工作，这会大大的减少回弹现象产生的尺寸偏差问题，并且在这两项工序中的补偿回弹工作的原理相同。开展的拉延工序和翻遍整形工序可以有效的解决一些回弹量的问题，如此，零件回弹问题的解决所涉及到的磨具更改包含了拉延模具、修边冲孔模具以及翻边整形模具，对这些模具进行新的加工，能够大大的提升工艺效率。

3.2 门槛加强板侧壁内凹问题分析及解决方案

在生产高度较高的高强钢零件时，对于在拉延工序当中产生的内侧凹陷问题主要的解决方法就是控制拉延过程的进料情况，从而达到减小内凹值的目的。但因为在对超高强刚零件进行拉延工序的时候，因为780材料本身的延伸性能不高，并且具有拉延深度大的问题，在拉延工序中会产生开裂问题。因此，零件在拉延工序中产生侧壁内凹缺陷，需要在拉延工序中进行回弹补偿，具体解决方案工作原理与上述相同。

3.3 门槛加强板法兰面翘曲问题分析及解决方案

对于零件产生法兰面翘曲质量问题，主要是由于高强钢板材料的抗变形能力非常大，在材料经过拉延筋槽时产生的反向应力会造成法兰面不平、翘曲。根据当前生产工艺，很难实现完全消除法兰面不平的问题，具体的改善方法就是在翻遍整形工艺当中来进行校正，从而保证号法兰面不会出现翘曲的问题，不会严重的影响后期的焊接工作。

4 门槛加强板工艺优化方案

某车型门槛加强板中常见的回弹、侧壁内凹、法兰面翘曲等质量问题，上述质量问题都与生产工艺有密切关系。因此要对现有的门槛加强工艺进行优化，这就需要对模具进行整改，具体涉及到拉延模具、修边冲孔模具以及翻边整形模具三道工序，但是模型整改的时间较长，这就在无形中加长了零件生产周期。另外，倘若零件设计中存在拔模角问题，那就必须借助侧整形工序改善侧壁回弹问题，而侧壁回弹问题的优化与门槛加强板封闭结构有直接关系。若想解决门槛加强板侧壁回弹问题就需要采用其他的生产工艺，而翻边成形工艺正好可以解决这一问题，因此，在门槛加强板工艺优化中可以选取翻边成形工艺代替原有的拉延工艺。

在门槛加强板产品升级中，可以将零件端头造型设计为端头不封闭结构，则需要进一步优化门槛加强板产品与汽车车身地板的搭接关系。具体来说，在前部通过增加门槛连接板促使其形成封闭结构。门槛加强板工艺优化的具体流程为落料冲孔、翻边成形、斜楔整形以及冲孔侧冲孔修边。

首先，翻边成形对法兰面回弹问题的解决非常有效，具体而言就是通过预弯侧边使其形成60度的V型面。其次，侧壁回弹问题可以采用斜楔整形工艺，即通过斜楔运动与冲压形成20度的夹角，从而有效解决侧壁回弹问题。再次，翻边成形与斜楔整形工艺的分模线在产品圆角内，凹凸膜则在R角钝死。最后，翻边成形工艺与斜楔整形工艺的压料体与零件是否出现扭曲有直接关系。工艺要点包括：由于翻边成形与斜楔整形均采取上压料结构，需要用氮气弹簧作为力源，保证压料力足够;保证良好的压力体研合率;保障足够的压料面积，若面积不足需要通过增加工艺补充相应的面积。

通过上述工艺流程对门槛加强板零件生产工艺进行优化，不仅可以减少零件侧壁内凹问题，同时还可以解决因拉延工艺导致的法兰面不平的问题。此外，运用翻边成形工艺可以将拉延工艺中多种质量问题转变为单一的翻边回弹问题。在解决回弹及侧壁内凹等质量问题时，优化后的工艺流程有效缩短模具调试周期的同时，也有效提升了零件材料利用率。

5 总结

通过优化汽车门槛加强板零件生产工艺，即一侧封闭结构转变为不封闭结构后零件冲压工艺改为翻边成型工艺。生产工艺优化后，我们不难发现零件质量方面的问题大幅度减少。与拉延工艺相比，采用翻边成形工艺之后零件的質量问题主要集中在法兰面与侧壁回弹上。对于法兰面与侧壁回弹问题，优化后的工艺更具优势，主要体现在模具整改时间短，零件材料使用率高，这在无形中缩短了零件生产周期，有效降低零件生产成本。

参考文献：

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