輥壓成型式車門框質(zhì)量控制技術研究

劉永昌 王文彬 尤春濤 戴建孔

摘 要：汽車門框是汽車車身重要結構件，由于其外形輪廓復雜、構成單件數(shù)量多、涉及加工工序流程長，造成總成質(zhì)量精度控制難度大。因此車門各關鍵工序的質(zhì)量控制的研究在生產(chǎn)過程中具有較高的應用價值。

關鍵詞：輥壓;拉彎;檢具;質(zhì)量控制

0 引言

輥壓成型式車門相對一體沖壓式車門結構造型靈活、材料利用率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，近年來由于汽車造型的要求，車門結構趨于分體式結構發(fā)展。輥壓成型式車門在國內(nèi)外汽車行業(yè)有較廣泛的應用前景。汽車門框兼有輔助玻璃升降和車門密封的功能，由于門框形狀是按照車身的外形設計的，具有空間曲面輪廓。同時由于其與車身側圍的配合為張合形式，要求配合間隙均勻，關門后與車身匹配區(qū)域過渡連續(xù)平緩。基于以上特性，對產(chǎn)品的尺寸精度提出了較高的要求。輥壓式車門加工涉及輥壓、切斷、拉彎、多工序沖壓、鋸切切頭、焊接、拋光打磨等較多工序，是汽車車身質(zhì)量控制較難的部件。

輥壓車門框由上框、中立柱及玻璃導槽、沖壓零件等組焊形成。其中上框、中立柱是構成車門框的主體零件，由薄鋼帶經(jīng)過輥壓、在線滾點焊接成定截面的型材后，如圖1所示，上框需要先經(jīng)過拉彎后成三維輪廓，再經(jīng)過沖壓、切角后與中立柱焊接。中立柱經(jīng)過輥壓成型材后經(jīng)過沖壓、點焊、切角后與上框焊接成車門框主體。

1 影響因素分析及控制方法

（1）原材料性能控制。車門框上框和中立柱是經(jīng)過幾十組輥輪組將鋼板輥壓成固定截面的型材，型材的精度是影響后續(xù)拉彎和沖壓半成品零件及車門框總成精度的關鍵因素。通常輥壓原材料采用SPCC、DC03等低碳鋼，原材料的屈服強度對成型過程中的回彈影響很大，是各生產(chǎn)商選擇原材料必須控制的性能。一般原材料如寶鋼DC03標準規(guī)定屈服強度為140～240MPa，如果按照這一范圍，輥壓和上框拉彎工序產(chǎn)品形狀會出現(xiàn)較大的波動，甚至超出設備參數(shù)調(diào)節(jié)范圍而不能生產(chǎn)出合格零件。生產(chǎn)商一般都會和原材料供應商協(xié)商，選擇屈服強度在一定范圍內(nèi)的原材料。為了保證型材和后續(xù)成型的產(chǎn)品一致性，原材料屈服強度波動范圍越小越好，但會造成原材料成本上升。通常日本企業(yè)選擇±7 MPa/cm?，歐洲企業(yè)選擇±15 MPa/cm?，韓國企業(yè)選擇±20 MPa/cm?。

（2）工序質(zhì)量影響因素及控制方法。1）輥壓工序是車門框的關鍵工序，輥壓半成品質(zhì)量是零部件總成質(zhì)量的關鍵。影響輥壓工序產(chǎn)品質(zhì)量的因素有：原材料機械性能、輥輪組間隙變化、成型速度、滾點焊參數(shù)等。輥輪對輥壓精度影響主要為輥輪支架鎖緊螺母松動、輥輪損壞等因素。輥輪間隙變動會引起輥壓截型的精度變化，也會對產(chǎn)品外觀面造成道線、凹凸等缺陷。當然，輥輪表面油污、鐵屑等會對產(chǎn)品外觀質(zhì)量造成影響，保持輥輪和鋼卷帶材表面清潔也很重要。

輥壓工序一般采用樣板、卡尺、截面投影相結合的方式控制輥壓精度質(zhì)量。一般截面尺寸精度要求最大偏差0.25毫米，同一尺寸的偏差0.1毫米。定期對截型精度進行投影檢測，控制輥壓精度不發(fā)生明顯波動是后面各工序質(zhì)量保證的關鍵，如圖2所示。

2）拉彎工序質(zhì)量控制。影響拉彎產(chǎn)品質(zhì)量的因素主要包括原材料屈服強度變化、模具松動、設備參數(shù)設定不合適等。所以，拉彎工序生產(chǎn)前、參數(shù)調(diào)整后、材料批次變化等的首件檢驗非常重要。門框材料屈服強度的變化對拉彎精度的影響非常明顯，我們通常是對不同鋼卷的原材料生產(chǎn)的輥壓型材分開放置在不同器具上，更換不同鋼卷生產(chǎn)的型材需要將首件拉彎產(chǎn)品在專用檢具上進行檢測，發(fā)生質(zhì)量波動時及時調(diào)整設備參數(shù)以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

拉彎生產(chǎn)采用專用檢具如圖進行檢測，通常各檢測點與檢具的間隙和斷差按±0.5毫米控制，如圖3。為保證焊接質(zhì)量，靠近與中立柱拼焊部位精度按±0.3毫米，如圖3所示。

（3）中立柱有外板和內(nèi)板經(jīng)輥壓、沖壓、點焊、包邊工序后組合而成，如圖4所示：

中立柱的尺寸精度影響前后車門框的平整，間隙的上下一致性等，在整車車身上非常容易被人關注。上端的精度影響與上框的拼接質(zhì)量，下端的質(zhì)量影響與內(nèi)板的焊裝。中立住是輥壓及點焊、沖壓工藝完成的分總稱產(chǎn)品，沖壓過程中可能存在內(nèi)應力釋放、弧度及扭曲度變化、內(nèi)板與外板形狀匹配偏差大等影響產(chǎn)品精度的不利因素，為此中立柱的質(zhì)量控制難度更大。影響中立柱精度質(zhì)量的因素有：內(nèi)外板輥壓弧度、扭曲度超差、沖壓模具定位磨損、沖壓設備參數(shù)設定等。

中立柱檢驗采用專用檢具如圖進行檢測，通常各檢測點與檢具的間隙和斷差按±0.5毫米控制，如圖5。為保證焊接質(zhì)量，靠近與上框拼焊部位精度按±0.3毫米（圖5中測量點①）。

（4）車門框總成精度影響與車門內(nèi)外板的焊裝精度，影響車門的密封效果、玻璃滑動得順滑流暢，以及與車門四周車身的間隙均勻美觀等。影響車門框精度的因素包括：半成品精度波動、夾具的定位晃動、磨損等。所以除對半成品精度嚴格控制外，夾具的日常點檢也很重要。

為保證車門框的檢測精度，并且保證整車門的焊裝精度，車門框單件、車門框總成以及車門總成的檢測定位基準的設定位置一致非常重要，如圖6中U1-U5所示。因為不論單件、分總成和總成都是三維輪廓，選擇不同部位作為基準檢測結果會發(fā)生明顯的變化。產(chǎn)品開發(fā)時都會在產(chǎn)品圖上確定定位基準，檢具及夾具開發(fā)時務必與產(chǎn)品定位基準一致。

2 結語

門框是汽車車門系統(tǒng)的重要零部件，其質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制對車門系統(tǒng)的質(zhì)量非常重要。車門框的質(zhì)量對車門系統(tǒng)的精度和性能都有重要影響，研究車門框的質(zhì)量控制方法對提高車門系統(tǒng)的總成精度和產(chǎn)品合格率非常必要。