大尺寸一体式侧围外板的成型方法与流程

1.本发明涉及对汽侧围外板的加工领域，具体为一种适用于大尺寸一体式侧围外板的成型方法。


背景技术：

2.侧围外板是汽车车身上常见的一种外覆盖件，是所有车身钣金件中尺寸最大的零件，具有形状复杂、搭接匹配关系多等特点。
3.在传统侧围成形方案中经常采用冷冲压来拉延成形，该方案沿周封闭拉延，拉延深度较深，所需毛坯料板尺寸大，料板利用率但对于超大尺寸侧围来说，由于零件尺寸较大，如果采用该方案成形，常会导致拉延毛坯料板尺寸大，卷宽超出一般钢厂正常的轧制范围。尤其是当毛坯料板卷宽尺寸超过1800mm时，会使原材料采购困难、采购成本高。同时，零件尺寸过大，也会产生冲压模具长、宽尺寸过大，有超出压机工作台面的风险，使模具无法安装生产，同时，模具尺寸过大，也会是模具重量超重，容易超出生产工厂的天车起吊极限，使模具起吊、转运困难。
4.为解决超大尺寸的侧围冲压成形问题，目前有的侧围采用分体侧围方案，即将原一体式侧围外板拆分成多个零件，使零件尺寸变小，方便冲压成形。冲压完成后再采用cmt冷弧焊将各个零件拼接成一体。但该方案会导致零件数量增加，导致存放料框数量增加，生产运行效率降低，管理难度增加。同时，为保证焊接后整体侧围的质量，对分体后各零件搭接处尺寸精度要求也增加，尺寸公差提升至
±
0.2mm，使冲压难度增加较大。另外，还需在焊装车间增加焊接工装夹具，将各分体零件连接在一起，增加焊装的工装成本投影入及工装安装空间。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的技术方案，通过对超大尺寸侧围外板时加工时的工艺结构进行改进，解决传统中毛坯料卷宽尺寸过大引起的系列问题。
6.本发明提出的具体方案如下：
7.大尺寸一体式侧围外板的成型方法，利用拉延模具实现对所述侧围外板的拉延，所述拉延模具的上模本体中设置有顶盖侧凹模和上压料板；所述下模本体中设置有顶盖侧凸模、可压缩移动的大压料圈和外压料圈，所述下模本体上还设置有限制所述外压料圈移动路径的限位块；所述顶盖侧凸模与所述顶盖侧凹模对应；所述外压料圈与所述上压料板对应；拉延工作时包括如下步骤：
8.s1.压料圈闭合：放置料板，上模本体下行准备拉延料板，直至上模本体与大压料圈闭合，与此同时所述上压料板与所述外压料圈闭合；
9.s2.料板初步成形：上模本体继续下行以驱动大压料圈下行，直至料板与顶盖侧凸模接触并初步成形；同时上压料板同步驱动外压料圈下行至与限位块接触达到限位位置；
10.s3.拉延成型：上模本体继续下行以驱动大压料圈继续下行，所述上压料板和外压料圈夹紧料板的外边并在所述限位块的作用下相对于所述大压料圈不动；上模本体驱动大压料圈下行到死点，料板的外边拉延成型，顶盖侧凸模与顶盖侧凹模闭合使得料板的顶盖侧拉延成型。
11.进一步的，所述顶盖侧凹模具有模口圆角，所述模口圆角的半径为r，其中r≥35mm。
12.进一步的，所述下模本体中还设置有门槛侧凸模，所述上模本体中具有与所述门槛侧凸模相适配的门槛侧凹模，所述门槛侧凸模与所述门槛侧凹模闭合使得料板的门槛侧拉延成型。
13.进一步的，步骤s2中，所述上压料板同步驱动所述外压料圈下行至与限位块接触达到限位位置时，所述外压料圈与所述门槛侧凸模的平面投影呈一条线。
14.进一步的，利用拉延模具实现对所述侧围外板的拉延后，再通过设置有直修边结构和直冲孔结构的冲压模具进行冲孔加工。
15.采用本技术方案所达到的有益效果为：
16.通过拉延工艺方案的创新形成了侧围外板结构的改变，解决了超大尺寸一体式侧围拉延毛坯料板卷宽尺寸超出钢厂生产极限而导致的钢板采购困难的问题同时提高了零件毛坯材料利用率，降低冲压直材采购成本，进而降低整，车的生产制造成本。
17.通过修边冲孔及翻边整形工艺方案的创新，解决了超大尺寸一体式侧围的冲压模具尺寸过大导致的模具无法安装及模具起吊、转运困难问题。
18.通过一体式侧围冲压工艺方案的创新，解决了分体侧围外板方案存在的零件数量多，导致管理难度增加、模具调试周期长等问题；同时，一体式侧围整体冲压出来，不需在焊装再增加工装进行焊接，减少了焊装的工装投影资成本。
附图说明
19.图1为侧围外板中顶盖侧的区域指示图。
20.图2为图1中b-b的剖面图，展示顶盖侧的成型轮廓。
21.图3为侧围外板中门槛侧的区域指示图。
22.图4为图1中c-c的剖面图，展示门槛侧的成型轮廓。
23.图5为拉延模具的模型展示图。
24.图6为第一步中上模本体、下模本体处于初始状态的动作原理图。
25.图7为第二步中上模本体靠近大压料圈的动作原理图。
26.图8为第三步侧围外板逐步成型中拉延模具的动作原理图。
27.图9为第三步侧围外板成型后拉延模具的状态图。
28.图10为对侧围外板进行修边冲孔的指示图。
29.图11为对侧围外板进行翻遍整形的指示图。
30.图12为侧围外板进行工艺限制的指示图。
31.其中：10上模本体、11顶盖侧凹模、12门槛侧凹模、13上压料板、20下模本体、21顶盖侧凸模、22门槛侧凸模、23外压料圈、24大压料圈。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
33.本实施例公开了针对大尺寸一体式侧围外板的成型方法，通过采用该成型方法，来解决传统的超大尺寸侧围外板冲压生产时存在的毛坯料板卷宽尺寸大导致原材料采购困难问题以及模具尺寸过大导致的模具无法安装及模具起吊、转运困难问题。
34.同时，在本发明中由于侧围外板采用整体冲压成形方案，也解决了分体侧围外板方案存在的零件数量多，导致管理难度增加、模具调试周期长及焊装工装成本增加等问题。
35.另外，通过本工艺方案的实施，还可以提高侧围外板在冲压时的毛坯材料利用率，进而降低整车的生产制造资本。
36.在成型方法中需要用到拉延模具和冲压模具，其中拉延模具用于实现对毛坯料板的拉延成型(可以理解为通过对毛坯料板进行拉延加工、冲孔加工后成为侧围外板)，而冲压模具主要用于实现对拉延成型后的侧围外板进行冲孔和修边。
37.毛坯料板尺寸主要由拉延工艺决定，因此本发明首先从拉延工序入手，以达到对侧围外板的顶盖侧和门槛侧拉改进的效果，来减小所需的毛坯卷宽尺寸。
38.(1)对顶盖侧的拉延工艺改进：
39.传统的侧围拉延工序为了保证顶盖侧凹模口的冲击痕不进入外观面，在进行拉延工序时通常将此处拉延深度做得很深(其深度大约在150mm左右)来避免冲击痕进入可见面而影响零件的外观品质。
40.而本发明考虑从降低顶盖侧拉延深度着手来减小毛坯的卷宽尺寸，但考虑到拉延深度减少会导致凹模口冲击痕进入可见面，影响顶盖外观面质量。为解决冲击痕对外观面品质的影响，参见图1-图2，本发明中将传统的顶盖侧的模口圆角尺寸进行扩大处理，即将原有设计的r＝10mm左右的模口圆角加大到r＝35mm以上，当然为了达到这一目的，必须在上模本体10的顶盖侧凹模11与模口圆角对应的位置设计r≥35mm。
41.通过这样扩大侧围外板的模口圆角半径的方式(需要同步在顶盖侧凹模11、顶盖侧凸模21处与模口圆角对应的位置同时扩大，才能实现侧围外板的模口圆角的扩大)，使得在对毛坯料板进行拉延成型时，增大顶盖侧的模口圆角成型受力面积，在拉延时即使顶盖侧凹模口冲击痕进入外观面，但因为受力面积增大导致冲击力被分配，也只会在外观面上留下轻微的痕迹；然后再进行涂装处理，使得油漆覆盖，此时此冲击痕在整车上将完全无法看到，从而避免了顶盖侧凹模口冲击痕对零件外观品质的影响。
42.通过该方案的实施，可以使侧围外板拉延时所需的毛坯卷宽尺寸减小30mm左右，本方案的顶盖侧的拉延结构改进参见图1-图2。
43.(2)对门槛侧的拉延工艺改进
44.参见图3-图4，为避免侧围外板门槛处在拉延时起皱，传统的冲压工艺方案通常是将此处的工艺补充做成封闭形式的，来避免此缺陷的产生。
45.本发明的冲压工艺方案，结合零件此处的形状特征，采用开口拉延工艺，以减小所需零件毛坯卷宽尺寸。但如果仅减小料板卷宽尺寸，其他拉延工艺补充还按传统工艺方案进行拉延，此处在成形过程中由于门槛侧外边没有约束，必然会在零件内部产生起皱，导致拉延零件不合格。
46.因此为避免此处门槛侧外边拉延时发生起皱缺陷，本发明在此处上、下模分别新增加上压料板和外压料圈。在拉延成形过程中，通过上模的上压料板与下模的外压料圈将零件的外边进行夹紧，来避免拉延时料板零件发生起皱现象。
47.具体的，为保证在拉延工序闭合时料板不起皱，大压料圈与外压料圈在初始状态的平面投影型面高度差异在
±
0.5mm以内。同时，凹模(包括顶盖侧凹模和门槛侧凹模)、大压料圈的接触时机要和上压料板、外压料圈的接触时机一致；可以理解为，在上模本体进行下行时，当顶盖侧凹模和门槛侧凹模开始接触到大压料圈时，此时上模本体中的上压料板同时也与外压料圈闭合。
48.通过该方案的实施，可以使侧围外板的外边拉延长度缩短，使得采用的毛坯卷宽尺寸减小80mm以上。
49.为了方便更加深入的理解本方案，下面对拉延模具的主要结构和具体的拉延步骤做详细的介绍：
50.本方案中利用拉延模具实现对侧围外板的拉延工序，具体的，参见图5，拉延模具的上模本体10中设置有顶盖侧凹模11、门槛侧凹模12和上压料板13；在下模本体20中设置有顶盖侧凸模21、门槛侧凸模22、外压料圈23和可压缩移动的大压料圈24，其中下模本体20上还设置有限制外压料圈23移动路径的限位块，顶盖侧凸模21与顶盖侧凹模11对应、门槛侧凸模22和门槛侧凹模12对应；外压料圈23与上压料板13对应。
51.在拉延成型过程中，上模本体10向着下模本体20的方向下行，凹模(包括顶盖侧凹模11、门槛侧凹模12)、上压料板13、凸模(包括顶盖侧凸模21、门槛侧凸模22)、大压料圈24和外压料圈23一起夹住毛坯料板，防止毛坯料板在拉延成型过程中起皱，此外凹模与凸模作进一步的动作，使得毛坯料板拉延成型为侧围外板零件的形状；而在此过程中，上压料板13和外压料圈23将持续夹住毛坯料板，防止门槛处的外边在拉延时起皱。
52.具体拉延工作时包括如下步骤：
53.第一步：参见图6，放置毛坯料板，上模本体10下行，直至上模本体10与大压料圈24闭合，与此同时上压料板13与外压料圈23闭合。
54.可以理解为，首先将毛坯料板放置在大压料圈24上，利用大压料圈24完成对毛坯料板的定位，而毛坯料板的门槛处外边此时正好位于外压料圈23上；需要注意的是，为了保证毛坯料板的门槛处外边能够位于外压料圈23上，需要保证设置的外压料圈23与大压料圈24在初始状态的平面投影型面高度差异在
±
0.5mm以内，这样才能够保证放置毛坯料板时，毛坯料板同时位于大压料圈24和外压料圈23上。
55.第二步：参见图7，上模本体10继续下行，直至上模本体10靠近大压料圈24并对毛坯料板进行加紧，继续下行以驱动大压料圈24同步下行运动，直至下行到毛坯料板与顶盖侧凸模21、门槛侧凸模22接触并初步成型；同时上压料板13同步驱动外压料圈23下行至与限位块接触达到限位位置；毛坯料板初步成型。
56.可以理解为，在第二步中实现了上模本体10、上压料板13与凸模(包括顶盖侧凸模21、门槛侧凸模22)、大压料圈24和外压料圈23相对移动靠近一起夹住毛坯料板，达到拉延成型的预备状态(即初步成型)。
57.需要注意的是，此时毛坯料板处于预备状态状态，因此上压料板13与外压料圈23加紧毛坯料板下行至限位位置时，在限位块的作用下，此时外压料圈23与门槛侧凸模22的
平面投影呈一条线，以方便后续对外边的拉延能够与顶盖侧、门槛侧同步；可以理解为在正式拉延时，需要保证顶盖侧、门槛侧和外边的拉延同步进行，第二步为对毛坯料板的准备动作。
58.第三步：在此步骤中完成具体的拉延成型操作；具体的，参见图8-图9，上模本体10继续下行以驱动大压料圈24继续下行，此时上压料板13和外压料圈23夹紧毛坯料板的外边，但是此时因为限位块的阻挡限制，上压料板13和外压料圈23夹紧毛坯料板相对于大压料圈24不动；而上模本体10驱动大压料圈24继续下行到死点，此时的外边拉延成型、顶盖侧凸模21与顶盖侧凹模11闭合使得料板(即毛坯料板)的顶盖侧拉延成型、门槛侧凸模22与门槛侧凹模12闭合使得料板(即毛坯料板)的门槛侧拉延成型。
59.在第三步的工序中，大压料圈24下行到死点时与外压料圈23形成有高度差，参见图9,，此高度差的存在使得门槛侧的外边结构得以改变，相比于传统设计，门槛侧的外边不再是封闭式设计，这样的开放式设计使得所需的毛坯料板的卷宽明显缩短。
60.对于超大尺寸一体式侧围外板，由于零件本身尺寸较大，所以经常导致后工序冲压模具尺寸过大，超出压机工作台安装范围，模具重量超出车间天车起吊极限，无法搬运；为解决此问题，本工艺方案分别从修边冲孔工序和翻边整形工序入手考虑。
61.(1)修边冲孔工艺方案
62.在进行冲压工艺方案设计时，对冲压模具进行结构的改进，即设置的冲压模具上具有直修边结构和直冲孔结构的，不需要设置斜楔修边或斜楔冲孔结构，以保证冲压模具在长度方向的尺寸不超出压机工作台极限，便于安装。
63.需要注意的是，这里的直修边结构和直冲孔结构在模具上需要对应着零件的两侧方向设置，即图10中
①②
处的左右两侧。
64.(2)翻边整形工艺方案
65.在进行翻边整形工艺方案设计时，零件长度方向两侧(图11中
③④
)要避免采用斜楔翻边整形工艺，否则会由于采用斜楔结构而使模具尺寸超长；因此，在零件产品的设计阶段，需对产品形状提出工艺限制性要求：在侧围料板的前侧、后侧区域(即图12中
⑤⑥
)的冲压方向不能有负角成形面。
66.本技术方案通过拉延工艺方案的创新形成了侧围外板结构的改变，解决了超大尺寸一体式侧围拉延毛坯料板卷宽尺寸超出钢厂生产极限而导致的钢板采购困难的问题同时提高了零件毛坯材料利用率，降低冲压直材采购成本，进而降低整，车的生产制造成本。
67.通过修边冲孔及翻边整形工艺方案的创新，解决了超大尺寸一体式侧围的冲压模具尺寸过大导致的模具无法安装及模具起吊、转运困难问题。
68.通过一体式侧围冲压工艺方案的创新，解决了分体侧围外板方案存在的零件数量多，导致管理难度增加、模具调试周期长等问题；同时，一体式侧围整体冲压出来，不需在焊装再增加工装进行焊接，减少了焊装的工装投影资成本。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。