一种汽车铝制后门外板的冲压方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种汽车铝制后门外板的冲压方法。

背景技术

随着轻量化技术的发展，铝板在汽车外覆盖件的应用也越来越广泛，但随之而来的铝板冲压问题也日益凸显。尤其是对外观零件如发罩、门板等，由于铝板材质成形性差的特性，导致外观特征棱线设计受限。图1为某铝制后门外板产品图，其B柱与前门后端搭接位置，产品设计为台阶形式，即B柱台阶面。B柱台阶的局部断面如图2所示，台阶圆角R1为外观圆角，钢件一般为R1.2mm-1.7mm左右，铝板件一般为R2.5mm-3mm，台阶侧壁拔模角根据回弹角设定，钢件一般为3度，铝件一般为5度，台阶圆角R2一般钢件为2mm-3mm，铝件一般为2.5mm-5mm，台阶深度H一般为10mm-12mm等深。当特征棱线比较锐利时，棱线对应位置的台阶深度一般要比其他位置深1mm左右。由于B柱台阶圆角小、拔模角小、深度深，且特征棱线位置局部台阶深度更深的特点，导致台阶无法直接通过拉延成型，必须通过整形才可实现产品特征，且特征棱线尖点易开裂。

目前，行业内采用较多的工艺方案有2种，一种是拉延时，B柱台阶处采用过拉延形式，后序整形到产品，这种方案优点是可以通过调整过拉延参数值来改善开裂，缺点是当过拉延参数值与产品相差越大，越容易产生起皱问题，且A面面品及回弹结果也越差，而且整形时因为过度增厚易导致棱线尖点拉裂；另一种是拉延时，B柱台阶位置设计为按照产品台阶面向上平移的深度2mm左右的浅壳形式，后序整形时，通过增加下压料，实现夹料整形到产品台阶，此方案优点是对面品、起皱及回弹控制较好，缺点是夹料时拽料导致特征棱线尖点处易开裂，尤其是铝板材料成形性差，开裂问题更突出。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种汽车铝制后门外板的冲压方法，以解决后门外板B柱位置与前门搭接的台阶面整形时起皱严重以及门外板上的特征棱线尖点及台阶侧壁开裂的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种汽车铝制后门外板的冲压方法，包括以下五个步骤：

步骤S1，拉延，后门外板B柱位置拉延工艺补充设计为浅壳状态的工艺补充；

步骤S2，修边，分序修掉产品周圈废料；

步骤S3，第一次整形，设计为夹料整形，不直接整形到产品状态，而是整形到产品过拉延状态；

步骤S4，第二次整形，从第一次整形结束的工序件状态整形到产品台阶面状态；

步骤S5，翻边，按照冲压方向0度直翻边或者根据压合角度需求设计斜翻边，完成铝制后门外板产品冲压。

进一步地，步骤S1中，所述拉延浅壳工艺补充面是以产品台阶面沿第一次整形工序的冲压方向向上平移8mm-11.5mm所得，保证拉延浅壳面距离产品A面深度在0.5mm-5mm左右深，需要注意，产品台阶面向上平移所得的拉延浅壳面与A面的深度是变化的，不是等深的，在特征棱线位置局部要比其他位置深0mm-3mm左右，因此特征棱线位置对应的局部台阶面可比其他位置多向上平移0mm-3mm，然后与其他部分光顺连接，避免拉延开裂。

进一步地，步骤S1中，所述拉延浅壳工艺补充面的设计参数如下：R3可设计R6mm-R15mm，优选设计为R10mm，R4可设计R10mm-R50mm，其中R4-1优选设计为R20mm，R4-2位置对应特征棱线尖点，拉延易开裂，优选设计为R35mm，浅壳外部设置大圆角工艺余肉，余肉R5可设计R20mm-R50mm，优选R30mm，余肉R6可设计R20mm-R50mm，优选R30mm，特征棱线局部对应的余肉高度设计比产品特征棱线高1mm-2mm，保证拉延减薄率优选控制在12％以内，最大不超过14％，拉延深度h2根据产品造型整体设计，一般为30mm-70mm深。

进一步地，步骤S2中，分序修掉产品周圈废料，修边角度控制在15度以内，钝角修边角度可根据情况做到18度。

进一步地，步骤S3中，第一次夹料整形到产品过拉延状态，其参数设计如下：R7可设计R4mm-R8mm，优选R5mm，R8可设计R4mm-R12mm，优选R5mm，侧壁拔模角可设计0度-5度，优选1度，具体整形参数值根据模拟分析的开裂状态调整，保证最终产品减薄值在25％以内，例如第一次夹料整形后产品减薄在20％左右，则需要保证后序第二次整形到产品时，板料伸长量控制在5％以内，即(产品线长-第一次整形线长)/第一次整形线长＜5％。

进一步地，步骤S3中，第一次夹料整形的下压料板行程根据拉延浅壳面平移行程设置，非特征棱线对应位置可直接整形到产品台阶面，而特征棱线对应位置，第一次整形台阶面距离产品台阶面h可设计为0-2mm，h尽量不要超过2mm，否则有起皱风险。

进一步地，步骤S3中，第一次夹料整形的下活动压料板的动力源采用延时氮缸，避免上模回程时下压料板跟随抬起，导致制件被顶变形。

进一步地，步骤S4中，第二次整形，产品台阶立壁设计为0度直整形，保证回弹后满足产品台阶立壁5度拔模角状态，同时避免带角度整形产生面品缺陷。

进一步地，步骤S5中，翻边设计按照冲压方向0度直翻边或者根据压合角度需求设计斜翻边，翻边凸模圆角R9一般1mm-1.5mm，根据实际翻边开裂情况及压合需求设计，翻边凹模圆角R10一般设计2mm-3mm，非夹料翻边优选R2mm，夹料翻边优选R2.5mm，后门外板B柱位置的翻边优选非夹料翻边。

进一步地，步骤S4及S5的整形及翻边工艺可设计在一工序内实现，中间整形采用活动压料板整形，节约一工序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明汽车铝制后门外板的冲压方法，通过设计拉延浅壳造型的工艺补充及两次整形工艺，第一次夹料整形到产品过拉延状态，第二次直整形到产品，解决了铝制后门外板B柱台阶面开裂起皱的问题，对回弹控制较好，同时可以获得更优的面品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1某汽车铝制后门外板结构图；

图2-图3后门外板局部放大图及截面图；

图4-图5后门外板B柱局部冲压工艺方法图；

图6-图7后门外板拉延工序件B柱局部示意图及其截面图；

图8后门外板局部修边工序件示意图；

图9后门外板局部修边工序件示意图；

图10-图11后门外板第一次夹料整形工序件局部示意图及其截面图；

图12后门外板第一次夹料整形过程示意图；

图13-图14后门外板二次直整形与翻边示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明主要是针对后门外板B柱位置与前门搭接的台阶面的冲压成形工艺，该台阶面为开前门可见区域，对台阶面的质量有较高要求，为了避免该台阶面整形时起皱严重的问题，同时避免门外板上的特征棱线尖点及台阶侧壁开裂的问题，提出了新的冲压工艺方法，如图4-图5所示，包括以下步骤：

1、拉延，B柱位置拉延时拉出浅壳状态，浅壳造型以产品台阶面沿第一次整形工序的冲压方向向上平移得来，保证整体拉延的浅壳深度0.5mm-5mm深。具体拉延浅壳面设计可以根据拉延的减薄状态进行适当调整，浅壳外部设置大圆角工艺余肉，特征棱线局部对应的余肉高度比产品特征棱线高1mm-2mm，保护棱线尖点在拉延初始阶段不触料。原则是棱线尖点尽量晚触料，保证拉延减薄率优选控制在12％以内，最大不超过14％。

2、修边，分序修掉产品周圈废料。

3、第一次整形，设计为夹料整形，为优化开裂问题，第一次夹料整形不直接整形到产品状态，而是整形到产品过拉延状态，如图4-图5所示，具体整形参数值根据实际分析的开裂状态设计，保证最终产品减薄值在25％以内。下压料板行程根据拉延浅壳面平移行程设置，整形最终状态如图所示，特征棱线对应位置局部整形台阶面距离产品台阶面h一般为0-2mm，尽量不要超过2mm，否则有起皱风险。

4、第二次整形，从第一次整形结束的工序件状态整形到产品状态，注意整形台阶立壁设计为0度直整形，保证回弹后满足产品5度拔模角状态，同时避免带角度整形产生面品缺陷。

5、翻边，按照冲压方向0度直翻边或者根据压合角度需求设计斜翻边。

具体地，本发明汽车铝制后门外板的冲压方法，包括以下步骤：

步骤S1，拉延，如图6-图7所示，为后门外板拉延工序件B柱局部示意图及其局部截面图。图示后门外板B柱位置拉延时拉出浅壳状态，拉延浅壳面以产品台阶面沿第一次整形工序的冲压方向向上平移8mm-11.5mm，保证拉延浅壳面距离产品A面深度h1在0.5mm-5mm左右深。拉延浅壳面的设计需要注意，由于产品台阶深度H为产品A面延伸面偏移所得，与整形时的冲压方向不同。因此。会导致当产品台阶面沿冲压方向向上平移时，平移后所得的拉延浅壳面与A面的深度h1是变化的，不是等深的，在特征棱线位置局部要比其他位置深0mm-3mm左右。因此，特征棱线位置对应的局部台阶面可比其他位置多向上平移0mm-3mm，然后与其他部分光顺，避免拉延开裂，具体拉延浅壳面的设计可以根据拉延的减薄状态进行适当调整。其中，R3可设计R6mm-R15mm，优选设计为R10mm，R4可设计R10mm-R50mm。其中，R4-1优选设计为R20mm，R4-2位置对应特征棱线尖点，拉延易开裂，优选设计为R35mm，浅壳外部设置大圆角工艺余肉。余肉R5可设计R20mm-R50mm，优选R30mm。余肉R6可设计R20mm-R50mm，优选R30mm，特征棱线局部对应的余肉高度设计比产品特征棱线高1mm-2mm，保护棱线尖点在拉延初始阶段不触料，原则是棱线尖点尽量晚触料，保证拉延减薄率优选控制在12％以内，最大不超过14％，拉延深度h2根据产品造型整体设计，一般为30mm-70mm深。

步骤S2，修边，分序修掉产品周圈废料，如图8、图9所示，修边角度控制在15度以内，钝角修边角度可根据情况做到18度。

步骤S3，第一次整形，设计为夹料整形，如图10-图11所示为第一次整形工序件局部示意图及其截面图。图12为第一次夹料整形过程截面示意图，为优化开裂问题，第一次夹料整形不直接整形到产品状态，而是整形到产品过拉延状态。如图10-图11所示，R7可设计R4mm-R8mm，优选R5mm，R8可设计R4mm-R12mm，优选R5mm，侧壁拔模角可设计0度-5度，优选1度，具体整形参数值根据模拟分析的开裂状态调整，保证最终产品减薄值在25％以内。例如，第一次夹料整形后产品减薄在20％左右，则需要保证后序第二次整形到产品时，板料伸长量控制在5％以内，即(产品线长-第一次整形线长)/第一次整形线长＜5％，下压料板行程根据拉延浅壳面平移行程设置，非特征棱线对应位置可直接整形到产品台阶面，即图示h值为0mm，而特征棱线对应位置，第一次整形台阶面距离产品台阶面h可设计为0-2mm，h尽量不要超过2mm，否则有起皱风险，下活动压料板的动力源采用延时氮缸，避免上模回程时下压料板跟随抬起，导致制件被顶变形。

步骤S4，第二次整形，如图13-图14所示，从第一次整形结束的工序件状态整形到产品状态，产品台阶立壁设计为0度直整形，保证回弹后满足产品台阶立壁5度拔模角状态，同时避免带角度整形产生面品缺陷。

步骤S5，翻边，如图13-图14所示，按照冲压方向0度直翻边或者根据压合角度需求设计斜翻边，翻边凸模圆角R9一般1mm-1.5mm，根据实际翻边开裂情况及压合需求设计，翻边凹模圆角R10一般设计R2mm-3mm，非夹料翻边优选R2mm，夹料翻边优选R2.5mm，后门外板B柱位置的翻边优选非夹料翻边。

第二次整形及最后翻边可设计一工序实现，中间采用活动压料板整形，节约一工序。本发明通过设计拉延浅壳造型的工艺补充及两次整形工艺(第一次夹料整形到产品过拉延状态，第二次直整形到产品)，解决了铝制后门外板B柱台阶面开裂起皱的问题，对回弹控制较好，同时可以获得更优的面品质量。

实施例1

某铝制后门外板产品B柱台阶的局部断面如图2-图3所示，台阶圆角R1为R3mm，台阶侧壁拔模角为5度,台阶圆角R2为R4mm，台阶深度非特征棱线位置H为10mm等深，特征棱线对应位置的台阶深度H为11mm深。

该铝制后门外板具体冲压工艺包括以下步骤(以B柱台阶面局部为例)：

1、第一工序：拉延，如图6-图7所示为后门外板拉延工序件B柱局部示意图及其局部截面图，图示后门外板B柱位置拉延时拉出浅壳状态，拉延浅壳面以产品台阶面沿第一次整形工序的冲压方向向上平移8mm，特征棱线对应局部产品台阶面向上平移9mm，所得拉延浅壳面距离产品A面深度h1在2mm-3mm深，R3设计为R10mm，R4-1设计为R20mm，R4-2设计为R35mm，浅壳外部设置大圆角工艺余肉，余肉R5设计为R30mm，余肉R6设计为R30mm，特征棱线局部对应的余肉高度设计比产品特征棱线高1mm，保护棱线尖点在拉延初始阶段不触料，最终零件拉延减薄率最大位置为棱线尖点位置13％，拉延深度h2设计为40-50mm。

2、第二工序：直修边，如图8所示为后门外板二序工序件B柱局部示意图及其局部截面图，此工序修掉产品外圈直修角度15度以内的废料。

3、第三工序：直修边+斜修边，如图9所示为后门外板三序工序件B柱局部示意图及其局部截面图，修掉产品周圈剩余废料。

4、第四工序：第一次整形，设计为夹料整形，如图10-图11所示为第一次整形工序件局部示意图及其截面图，图12为第一次夹料整形过程截面示意图，为优化开裂问题，第一次夹料整形不直接整形到产品状态，而是整形到产品过拉延状态，如图10-图11所示，R7设计为R5mm，R8设计为R5mm，侧壁拔模角设计为1度，板料伸长量2.4％，第一次夹料整形后产品减薄率最大18％，下压料板行程8mm，非特征棱线对应位置直接整形到产品台阶面，即图示h值为0mm，而特征棱线对应位置，第一次整形台阶面距离产品台阶面h为1mm，下活动压料板的动力源采用延时氮缸，避免上模回程时下压料板跟随抬起，导致制件被顶变形。

5、第五工序：第二次整形+翻边，如图13-图14所示，产品台阶立壁设计为0度直整形，保证回弹后满足产品台阶立壁5度拔模角状态，同时避免带角度整形产生面品缺陷，翻边采用0度直翻边，非夹料翻边，翻边凸模圆角R9为1.5mm，翻边凹模圆角R10为2mm，最终整形翻边后产品最大减薄为特征棱线尖点处减薄20％，且处于双向拉伸状态，符合铝板制件设计标准。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。