SUV汽车后背门外板拉延工艺面造型方法与流程

本发明涉及汽车覆盖件零件制造领域，特别涉及一种suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法。

背景技术：

在汽车车身覆盖件中，汽车后背门外板的开发难度比较大，它具有外形尺寸较大，材料较薄，形面具有对称特征，但起伏比较复杂，深度比较深，表面质量和尺寸精度要求较高等特点，在拉伸成形过程中容易出现拉裂、起皱、棱线不清晰、制件刚性不足等缺陷。

suv汽车后背门外板材料多为dc05或dc06，料厚一般为0.7mm或0.8mm，分为4个冲压工序完成，第1个工序是拉延，第2个工序是修边冲孔，第3个工序是冲孔、翻边等，第4个工序是侧冲孔、翻边等。其中，拉延工序是关乎零件成形质量的重点工序。

为保证拉延质量，需要对汽车后背门外板数字模型进行工艺补充，利用ug、cad或catia软件，将制件边线沿曲面延伸，形成光滑连接面并形成封闭的盒型拉延件，图1为汽车后背门外板拉延工艺面。按工艺面数据加工拉延模凸模、凹模等型面，进行冲压生产。汽车后背门外板其造型按传统的大型汽车覆盖件的拉延工艺进行布置。确定冲压方向后，布置压料面，将制件边线沿曲面延伸，形成光滑连接面，设置拉延筋，在拉延工序没有考虑工艺型面补偿和强化处理。

上述现有技术的存在以下不足：

（1）表面凹陷：按方法设计后背门外板拉延工艺面，在拉延时材料流动复杂，板料冲压易使材料产生塑性变形，出现加工硬化现象，导致材料硬度变高，延伸率降低；同时成形板料厚度变化不均匀，引发成形件强刚度不一致，影响了覆盖件整体的刚度和动态性能，也导致了覆盖件各处临界失稳条件不一致，碰撞吸能性能发生改变，容易出现面品凹坑、刚性不足问题；

（2）起皱：由于板料的厚度方向的尺寸和平面方向上的尺寸相差较大，造成厚度方向不稳定，当平面方向的应力达到一定程度时，厚度方向失稳，从而产生起皱现象；

（3）开裂：材料抗拉强度不足而产生的破裂，如凸、凹模园角附近，局部受力过大而破裂；

（4）模具本身变形：大型模具本体在压力机上生产时会发生变形，导致整个工作型面与实际设计数据有偏差，压出的制件不合格。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法，在拉延工艺面造型时，通过工艺补偿和强压处理，解决汽车后背门外板在拉延成形过程中，因抗凹性不足，产生的起皱、开裂、凹坑等表面质量缺陷。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）把suv汽车后背门外板的后玻璃安装位上侧周缘带有凹坑形状位置a、b、c、d处的凹坑侧壁处凸模与凹模之间的间隙放大，以凹模为基准，即凹模不变，凸模与凹模在凹坑侧壁处的间隙为料厚t加大0.3mm,即凸模与凹模在侧壁处的间隙为t+0.3mm；

（2）suv汽车后背门外板外轮廓周缘的全周压料面g区域做强压处理，强压数值为0.05mm；全周压料面的四个角落f区域处，面积为80mm*45°范围，凹模与压边圈的间隙从t-0.05增大到2mm，并逐渐过渡；

（3）suv汽车后背门外板的车牌安装位上侧边线两端外缘与两个尾灯安装位内侧上边线外缘交接处h、k区域做强压处理，强压数值为0.05mm，强压区域为圆弧形，圆弧以车牌安装位上侧边线与尾灯安装位内侧上端边线交点为圆心，半径为30mm；suv汽车后背门外板的车牌安装位外侧两条斜边上端与对应尾灯安装位内侧下端的交接处i、j区域做强压处理，强压数值为0.05mm，强压区域为圆弧形，圆弧以车牌安装位外侧斜边上端与对应尾灯安装位内侧下端边线交点为圆心，半径为30mm；

（4）拉延凸模和凹模的所有工艺型面在x、y、z方向上的尺寸均放大万分之六，对型面变形作整体补偿；

（5）根据后背门外板在压机上的拉延过程模拟结果，对拉延凸模进行挠度补偿：把后背门外板的工艺数模、冲压机设备的数学模型导入到分析软件中，设置凸模、凹模、压边圈各部件并进行网络化，定义材料、闭合高度、摩擦系数这些参数，在拉延过程中对拉延凸模进行变形量分析模拟，得到拉延凸模型面上各点的变形量，然后把这些变形数据导入到catia软件中，对相关变形曲面进行工艺补偿，按补偿的工艺面来加工拉延凸模。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤（2）中全周压料面的四个角落f区域处凹模与压边圈间隙增大过渡段以20度斜面过渡并以r8的圆角面相接。

本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法具有如下有益效果：

1.对于刚性不好的特大型suv汽车后背门外板，避免在成形后产生回弹、型面、外形尺寸与检具偏差较大的质量问题；

2.避免suv汽车后背门外板产生凹陷、刚性不足、开裂、起皱等质量缺陷；

3.通过挠度分析及补偿，克服了大型模具本体自身在压力机上的变形量导致型面的变化，并影响制件表面品质，保证了suv汽车后背门外板的成形质量；

通过前期cae分析，对拉延工艺型面补偿，在工艺设计阶段制定工艺补偿方案，技术指导生产，大大减少模具调试工作量，缩短suv汽车后背门外板这一类复杂覆盖件模具的交模周期，提升suv汽车后背门外板的表面品质。

下面结合附图和实施例对本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法作进一步的说明。

附图说明

图1是suv汽车后背门外板拉延工艺面的结构示意；

图2是suv汽车后背门外板产品的结构示意图；

图3是suv汽车后背门外板冲压方向及模具中心线的示意图；

图4是suv汽车后背门外板的拉延模装配结构的示意图；

图5是suv汽车后背门外板的拉延凸模及下模座结构的示意图；

图6是suv汽车后背门外板的拉延凸模、压边圈及下模座结构的示意图；

图7是suv汽车后背门外板的拉延压边圈结构的示意图；

图8是suv汽车后背门外板的拉延凹模结构的示意图；

图9是本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法中拉延工序面平面示意图；

图10是图9的b处放大视图；

图11是拉延模具在图9的b处对应位置的a-a方向截面图；

图12是图9的c处放大视图；

图13是拉延模具在图9的c处对应位置的a-a方向截面图；

图14是图9的d处放大视图；

图15是拉延模具在图9的d处对应位置的a-a方向截面图；

图16是图9的e处放大视图；

图17是拉延模具在图9的e处对应位置的a-a方向截面图；

图18为suv汽车后背门外板成形cae回弹分析结果图；

图19为上压为500t的挠度分析点云图；

图20为上压为600t的挠度分析点云图；

图21为上压为700t的挠度分析点云图；

图22为上压为900t的挠度分析点云图；

图23为挠度偏差等高线图；

附图标号说明：1-凹模,2-凸模,3-压边圈,4-下模座,5-压料面,6-尾灯安装位,7-后玻璃安装位,8-车牌安装位。

具体实施方式

图2为后背门外板产品三维图,其中后背门外板材料多为dc05或dc06,料厚一般为0.7mm或0.8mm，共4个冲压工序得到本产品，第一个工序是拉延，第二个工序是修边冲孔，第三个工序是冲孔、翻边等，第四个工序是侧冲孔、翻边。其中，拉延工序是关乎零件成形质量的重点工序。

图3为后背门外板冲压方向及模具中心线，各工序冲压方向一致，冲压方向与z轴反向，x、y轴为各工序的模具中心线。

本产品第一冲压工序为拉延工序，是最重要的成形工序。工作时，平板毛坯放于拉延模下模的压边圈上，在压力机的作用下得到拉延件。图4是后背门外板拉延模装配结构的示意图，图5为拉延凸模及下模座，图6是拉延模下模整体结构图，图中主要有凸模、压边圈和下模座。图7为拉延模压边圈，对应的工作型面为压料面。图8为拉延凹模。本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法针对的是后背门外板拉延模的型面部分。

本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法是在常规工艺造型的基础上，增加了针对后背门外板的型面的补偿和型面局部强压处理。型面的补偿旨在解决制件变形、起皱、开裂等缺陷，通过分析预测进行反向补偿。局部强压处理是指模具型面局部区域中，凸模和凹模之间的间隙小于料厚，让材料充分变薄，以提高制件的刚性、抗凹性。常规情况下，下模的凸模与上模的凹模之间的间隙为材料厚度值。

本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法，包括以下步骤：

（1）把suv汽车后背门外板的后玻璃安装位上侧周缘带有凹坑形状位置a、b、c、d处的凹坑侧壁处凸模与凹模之间的间隙放大，以凹模为基准，即凹模不变，凸模与凹模在凹坑侧壁处的间隙为料厚t加大0.3mm,即凸模与凹模在侧壁处的间隙为t+0.3mm；如图10-15所示三处的断面图，均对侧壁的凸模与凹模间隙加大了0.3mm，此处加大凸凹模间隙目的是防止凹坑形状处开裂。

步骤（1）中造型形状的改变主要来自于成形cae分析，图18为suv汽车后背门外板成形cae回弹分析结果，图中“—”表示零件回弹后在基准数模下方，“+”表示零件回弹后在基准数划上方，图中a、b、c与图9中的a、b、c位置对应。a处向外回弹0.741，b处向外回弹1.13，c处向外回弹1.24，因此a、b、c进行了相关的补偿，加大该部位的间隙，有效防止凹坑形状处开裂。

（2）suv汽车后背门外板外轮廓周缘的全周压料面g区域（图9中带剖面线区域）做强压处理，强压数值为0.05mm，即在该处凹模与压边圈的间隙减少，即以凹模为基准（凹模不变），压边圈与凹模的间隙为料厚(t)减去0.05mm,即间隙为t-0.05mm；全周压料面的四个角落f区域处，面积为80mm*45°范围,即f区域处为一个等腰直角三角形，两条直角边为80mm，斜边与直角边的夹角为45°；在f区域处凹模与压边圈的间隙从t-0.05增大到2mm，并逐渐过渡；其中全周压料面的四个角落f区域处凹模与压边圈间隙增大过渡段以20度斜面过渡并以r8的圆角面相接。本步骤强压处理的目的是提高制件的刚性、抗凹性；在f区域处增大间隙目的是提高角部材料的流动性，防止制件四角起皱。

（3）suv汽车后背门外板的车牌安装位上侧边线两端外缘与两个尾灯安装位内侧上边线外缘交接处h、k区域做强压处理，强压数值为0.05mm，即以凹模为基准（凹模不变），该处凸模与凹模的间隙为料厚(t)减去0.05mm,间隙为即t-0.05，强压区域为圆弧形，圆弧以车牌安装位上侧边线与尾灯安装位内侧上端边线交点为圆心，半径为30mm；suv汽车后背门外板的车牌安装位外侧两条斜边上端与对应尾灯安装位内侧下端的交接处i、j区域做强压处理，强压数值为0.05mm，即以凹模为基准（凹模不变），该处凸模与凹模的间隙为料厚(t)减去0.05mm,间隙为即t-0.05，强压区域为圆弧形，圆弧以车牌安装位外侧斜边上端与对应尾灯安装位内侧下端边线交点为圆心，半径为30mm；本步骤强的目的是防止拉延时在三面交接过渡的尖点开裂。

（4）拉延凸模和凹模的所有工艺型面cad数据在x、y、z方向上的尺寸均放大万分之六，对型面变形作整体补偿；本步骤目的：减少后背门外板这一特大型覆盖件在拉延后因回弹、刚性不足产生变形。

（5）拉延模工作镦底时，模具本体会受到较大的变形力，产生一定的挠度变形，这种变形影响了模具中凸模与凹模的实际间隙，有必要进行挠度分析并补偿，本步骤根据后背门外板在压机上的拉延过程模拟结果，对拉延凸模进行挠度补偿：把后背门外板的工艺数模、冲压机设备的数学模型导入到分析软件中，设置凸模、凹模、压边圈各部件并进行网络化，定义材料、闭合高度、摩擦系数这些参数，在拉延过程中对拉延凸模进行变形量分析模拟，得到拉延凸模型面上各点的变形量，然后把这些变形数据导入到catia软件中，对相关变形曲面进行工艺补偿，按补偿的工艺面来加工拉延凸模，以减少拉延过程中的真实变形量即挠度。

通过改变各种参数值，可以看到变形值是不一样。压力机公称压力为1200t(吨)，调整上压力，分析发现得到了不同的挠度变形。当上压为500t（吨）时，中心处挠度值为0.18，图19为其挠度分析点云。当上压为600t时，中心处挠度值为0.2，图20为其挠度分析点云。当上压为700t时，中心处挠度值为0.24，图21为其挠度分析点云。当上压为900t时，中心处挠度值为0.33，图22为其挠度分析点云。图23为挠度偏差等高线，在同一等高线上的各点挠度偏差是一样的，其补偿值也是一样。根据挠度分析得到的这些特征等高线，对各区域凸模曲面反求工艺补偿，如图23中三条线上，它们的挠度补偿值分别为0.3mm、0.2mm、0。补偿suv汽车后背门外板在压力机上的挠度变形，克服大型模具本体自身的变形导致型面的变异并影响制件表面的质量。

按照本发明suv汽车后背门外板拉延工艺面造型方法加工各模具型面，会减少模具调试工作量，克服冲出的产品因抗凹性不足，产生的回弹、塌陷、开裂等表面质量缺陷。在冲压车间，共分四个工序，四台冲压设备，使用平板毛坯，依次在第一、二、三、四副模具上冲压，拉延模具型面已进行工艺补偿和强化处理，考虑了挠度偏差等因素，能得到合格的后背门外板产品。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。