淺談側(cè)圍外板敞口拉延方案及模具設(shè)計(jì)

剛婷婷 吉亮 湯敏

摘? ?要：汽車(chē)側(cè)圍它屬于大包圍的一種，是汽車(chē)的重要組成部分。所謂大包圍——汽車(chē)車(chē)身外部擾流器，源自賽車(chē)運(yùn)動(dòng)。主要作用是：減低汽車(chē)行駛時(shí)產(chǎn)生的逆向氣流，同時(shí)增加汽車(chē)的下壓力，使汽車(chē)高速行駛時(shí)更加平穩(wěn)。而引用到民用車(chē)上的大包圍不再那么看重功能性，更強(qiáng)調(diào)的是外型的美觀協(xié)調(diào)和個(gè)性化。在越來(lái)越追求個(gè)性的今天，外觀上變化繁多、安裝方便又最容易被看見(jiàn)的汽車(chē)改裝件——大包圍漸漸成為車(chē)主們首選的產(chǎn)品。論文主要以某款汽車(chē)外覆蓋件側(cè)圍為例，簡(jiǎn)述了側(cè)圍沖壓工藝方案的制定以及上下雙活敞口拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作原理。

關(guān)鍵詞：側(cè)圍工藝方案；敞口拉延模

中圖分類號(hào)：U466? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2024）03-0088-04

Brief Discussion on Open Drawing Scheme and Die Design of Side Wall Outer Plate

Abstract： It belongs to a kind of large enclosure，Its an important part of the car.The so-called great encirclement of cars—external spoiler of automobile body，originated from motor sport.The main function is：to reduce the air flow generated by car while driving，and increase the downforce of the car，so that the car runs more smoothly at high speed。However，the big encirclement of civil vehicles does not attach so much importance to functionality，but to the beauty，coordination and personalization of appearance.In the pursuit of individuality，the car refit with various appearance，convenient installation and easy to be seen—big siege has gradually become the preferred product for owners.Is this paper，taking the side panel of a certain vehicle of automobile as an example，the working principle of the stamping process plan and the structure design of the upper and lower double movable open drawing die for the side panel is briefly described.

Key Words： side wall process plan; open drawing die

1? ? 引言

東風(fēng)模具自1993年開(kāi)始設(shè)計(jì)制造轎車(chē)神龍富康ZX模具以來(lái)，不斷挑戰(zhàn)自我，開(kāi)拓創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、技術(shù)的跨越式發(fā)展，為東風(fēng)集團(tuán)自主開(kāi)發(fā)轎車(chē)做出了極大的貢獻(xiàn)。截止2021年，已經(jīng)累計(jì)開(kāi)發(fā)5000余套轎車(chē)模具，已經(jīng)攻克典型轎車(chē)外覆蓋件中難度最高的側(cè)圍、乙子板等零件的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)，具備每年開(kāi)發(fā)多個(gè)轎車(chē)整車(chē)項(xiàng)目模具的開(kāi)發(fā)能力。東風(fēng)模具的客戶遍布祖國(guó)大地，甚至囊括海外。其主要客戶包括東風(fēng)日產(chǎn)、東風(fēng)乘用車(chē)、東風(fēng)本田、神龍汽車(chē)、嵐圖汽車(chē)、小鵬汽車(chē)、吉利汽車(chē)、通用汽車(chē)、陜汽、東風(fēng)股份、東風(fēng)商用車(chē)、東風(fēng)特種車(chē)身、東風(fēng)裕隆、越野車(chē)、鄭州日產(chǎn)、安徽華菱、比亞迪、廣汽乘用車(chē)、日產(chǎn)汽車(chē)公司、上海賽科利、威馬汽車(chē)、武漢通用、正和車(chē)身D5等等。我們每年承接的汽車(chē)外覆蓋件側(cè)圍不少于五個(gè)，因客戶群里不同，側(cè)圍樣式也會(huì)略有不同。我們接下來(lái)以某款側(cè)圍外板為例，主要講一下一個(gè)側(cè)圍是怎么從一張平板料魔術(shù)般的變成為形狀復(fù)雜的側(cè)圍產(chǎn)品。

2? ? 側(cè)圍分類

側(cè)圍總成一般分為分體式和整體式。

分體式：將側(cè)圍在B柱處分其他部件前后兩部分，作為兩個(gè)零件。或A柱、B柱、C柱、D柱為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，需要時(shí)焊接成一個(gè)整體側(cè)圍，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于模具制造，工藝成形性好；缺點(diǎn)：整體剛性、強(qiáng)度不好，材料利用率較低，增加成本。

整體式：將側(cè)圍作為一個(gè)整體部件，與焊接組成白車(chē)身。優(yōu)點(diǎn)：整體剛性、強(qiáng)度好，節(jié)約材料，成本低，總成件少，易于焊接、裝夾、搬運(yùn)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造困難，工藝成形性不好。

轎車(chē)的整體式側(cè)圍有多種構(gòu)造，常見(jiàn)的有三廂車(chē)（Sedan）側(cè)圍、兩廂車(chē)（Hatchback）側(cè)圍。一些皮卡類的側(cè)圍，還有拆分成前后兩段焊接的構(gòu)造。（如圖1所示）：

三廂車(chē)與兩廂車(chē)的側(cè)圍的主要區(qū)別就在于其后部。三廂車(chē)的尾部匹配的是行旅箱（Trunk Lid）。兩廂車(chē)尾部匹配的是后背門(mén)（Back door）。

3? ? 側(cè)圍沖壓工藝方案制定

下面我們以某汽車(chē)這款超大型MPV的外覆蓋件側(cè)圍外板為例，簡(jiǎn)單講述一下側(cè)圍外板整個(gè)沖壓工藝方案制定及敞口拉延模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。

3.1? ?側(cè)圍產(chǎn)品特點(diǎn)介紹

這款超大型MPV外覆蓋件側(cè)圍產(chǎn)品如圖2所示，該零件是典型的沖壓件。

零件的外觀尺寸為：長(zhǎng)3796mm，寬1566mm，高266mm；材料為DC56D+Z、料厚0.65mm。

產(chǎn)品特點(diǎn)：零件大、深度深、后門(mén)洞有電動(dòng)門(mén)滑軌、輪罩處后期有包邊、側(cè)圍門(mén)檻側(cè)沒(méi)有側(cè)壁法蘭、整個(gè)側(cè)圍強(qiáng)度較差。

3.2? ?側(cè)圍沖壓工藝方案簡(jiǎn)介

經(jīng)過(guò)前期對(duì)側(cè)圍產(chǎn)品各部位（A柱、B柱、C柱、頂蓋側(cè)、門(mén)洞、門(mén)檻、尾燈等）研究分析，前期同步模擬，最終制定沖壓工藝方案內(nèi)容如下圖3所示：

OP05序開(kāi)卷落料（門(mén)洞廢料回收，提高材料利用率）；

OP10序拉延（門(mén)檻側(cè)敞口拉延成型，提高材料利用率）；

OP20序修邊、沖孔、整形、側(cè)修邊；

OP30修邊、沖孔、整形、側(cè)整形（頂蓋側(cè)壓料整形）；

OP40序修邊、沖孔、翻邊、整形、側(cè)修邊、側(cè)沖孔、側(cè)整形（A柱側(cè)夾持整形）。

側(cè)圍后工序模具結(jié)構(gòu)相對(duì)都比較復(fù)雜，工作量大，項(xiàng)目周期短；對(duì)設(shè)計(jì)的專業(yè)技術(shù)水平有非常高的要求。

一個(gè)完整的沖壓工藝不僅僅只是簡(jiǎn)單完成工序內(nèi)容的制定，還需要一系列的成型模擬反復(fù)驗(yàn)證，同時(shí)需要滿足客戶自動(dòng)化生產(chǎn)方式的零件搬送模擬如圖4所示：

4? ? 敞口拉延的應(yīng)用現(xiàn)狀

在沖壓件成型的過(guò)程中，往往因?yàn)榱慵?、毛坯原因、客戶原因等等因素，我們?huì)看到有很大一部分零件采用了敞口拉延成型。常見(jiàn)的敞口拉延成型件零件有發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩內(nèi)板、地板、輪罩、側(cè)圍外板等（如圖5所示）。

盡管敞口拉延成型很早被提出并應(yīng)用，但是大部分零件都是局部小范圍敞口設(shè)計(jì)，不需要模具上下雙活結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)器成型，以往項(xiàng)目的側(cè)圍敞口拉延方案也是如此。本次在某超大型MPV側(cè)圍外板上使用并且是整個(gè)門(mén)檻側(cè)采用敞口拉延方案成型的工藝還是比較少的。側(cè)圍外板大型零件大面積敞口拉延方案是對(duì)工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的多重考驗(yàn)。

4.1? ?敞口拉延方案的成型特點(diǎn)

其主要優(yōu)點(diǎn)是使拉延深度變淺，節(jié)省毛坯料，提高材料利用率。但是敞口拉延方案因拉延淺也會(huì)存在成形性不充分、起皺等系列問(wèn)題。需要前期在沖壓工藝設(shè)計(jì)階段考慮并實(shí)施對(duì)策方案。確保敞口拉延方案前期工藝模擬可以成型一個(gè)合格的拉延件。

4.2? ?敞口拉延方案制定

我們?yōu)槭裁粗贫ǔ诶臃桨?？?cè)圍拉延序OP10，鑒于此款側(cè)圍產(chǎn)品的一系列特殊性。產(chǎn)品零件較大，門(mén)檻無(wú)側(cè)壁法蘭，成型時(shí)需要的毛坯尺寸就比較大，并且客戶對(duì)于毛坯采購(gòu)尺寸的限制需求（尤其是卷寬方向）等原因，故此側(cè)圍零件后期采用門(mén)檻側(cè)敞口拉延成型的方式實(shí)現(xiàn)拉延成型。其成型過(guò)程如下圖6所示：

5? ? 側(cè)圍敞口拉延方案模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

模具方案：該模具是在傳統(tǒng)的單動(dòng)壓機(jī)上生產(chǎn)，設(shè)備工作臺(tái)面為4600×2300，模具長(zhǎng)寬高為：4720×2640×1160。模具非常大，其主要組成如下圖7所示：凸模、壓料圈、凹模、浮動(dòng)凹模。模具工作原理：首先下模壓料圈（部件2、3、4）和下模門(mén)檻小壓料圈（部件5）在壓機(jī)氣墊托桿的作用下上升至理論行程處（其中因?yàn)椴考?、3、4和部件5的高度差是通過(guò)壓機(jī)氣墊托桿的接觸時(shí)機(jī)差來(lái)實(shí)現(xiàn)的）；接下來(lái)凹模和上模浮動(dòng)凹模（部件6、7）一起在壓機(jī)上滑塊的作用下下移至于下模部件開(kāi)始接觸，此為閉合狀態(tài)；隨后上模在滑塊作用下繼續(xù)下行至下模門(mén)檻小壓料圈（部件5）到位；繼續(xù)下行上模浮動(dòng)凹模（部件6）中的氮?dú)鈴椈砷_(kāi)始作用，與凹模、下模部件繼續(xù)作用下移直至拉延成型動(dòng)作結(jié)束（如圖7所示）。以上就是此模具的完整工作過(guò)程。

6? ? ?結(jié)論

本文簡(jiǎn)單介紹了汽車(chē)側(cè)圍零件的重要性、分類、以及成型特點(diǎn)。汽車(chē)側(cè)圍是典型的沖壓件，一個(gè)沖壓件的沖壓方案有很多種，需要根據(jù)外界因素一一確認(rèn)后得到合適的沖壓方案。文章主要介紹了某款超大型MPV側(cè)圍件的沖壓工藝方案制定以及敞口拉延方案在側(cè)圍拉延模具上的應(yīng)用及工作原理簡(jiǎn)介。

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