整体侧围外板拉深模零件型面偏差加工方案探讨

整体侧围外板是目前汽车零件中普遍采用的结构，这种设计具有尺寸精度和强度高、制造周期短、生产成本低、设备和工装投入少等优点。但因其材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸较大等特点，成形性相对汽车其他零件有一定难度，为保证零件成形质量，处理数模型面时，需要考虑的问题较多。

图1 汽车侧围外板

图1所示为某轿车侧围外板，从曲率、成形、减薄、回弹以及与其他覆盖件的搭接到编程、机加工阶段，再到现场研合阶段，模具零件型面处理工作需要综合考虑避空、着色、成形性等因素对成形制件的影响，才能最终完成模具制件型面的设计。

模具零件型面偏差加工的目的

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板料主要通过凹模和凸模作用而成形所需的形状，例如以凸模型面为基准，在凹模上加工一个制件料厚的间隙，板料在凸、凹模之间的间隙中冲压成形。模具零件型面偏差处理是对非基准侧型面实施不等间隙的加工方法，区分关键成形面和非关键成形面，使压力机压力根据凸、凹模的不同间隙重新分配，防止干涉，提高模具调试效率和板件成形的稳定性，达到缩短模具开发周期的目的。

模具零件型面偏差加工处理

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侧围外板成形过程中拉深工序处理较重要，偏差加工一般体现在上模，压力面是控制板料流动的关键部位，设计偏差处理时需要考虑制件的成形性、拉深减薄率、机床滑块变形等影响因素，根据不同的制件造型、在模具零件相应位置设计不同的偏差值。

对拉深模零件型面进行偏差处理时，主要内容包括：①对前期数模进行整体膨胀处理；②凸模避让处理；③凹模变形补偿和型面不等间隙处理；④压边圈变形处理和避让处理。

拉深模零件型面处理方法

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整体膨胀处理

图2 工艺数模放大处理

成形的制件经过拉深模拉深后，会产生塑性变形，回弹是难以避免的缺陷之一。当载荷卸载后，部分板料变形恢复，造成板料的形状及尺寸与模具零件工作表面的形状和尺寸不符。侧围外板尺寸较大，受变形和回弹的影响，拉深完成后的成形件，尺寸会小于后工序模具零件型面的尺寸，无法与后工序凸模型面贴紧，故会预先将工艺数模的型面做1.0005~1.0008倍的放大处理，如图2所示。

02

凸模避让处理

（a）凹圆角避让

（b）凹圆角避让前后对比

图3 凸模避让处理

（1）凸模作为基准型面，需将凸模数模中的凹圆角与凹筋做避让处理，如图3（a）中深色圆角处，做R3mm避让处理。避让后与工艺数模（浅色表示）对比效果如图3（b）所示。

（2）加工托刀面处理，如图4所示。

图4 托刀面

（3）处理完成后检查型面的光顺性、边界、负角以及A面的曲率。

03

凹模变形补偿和型面不等间隙处理

（a）模具结构

（b）CAE分析

图5 整体补偿

（1）整体补偿。主要根据模具结构的强度特点进行补偿，如图5（a）所示，CAE模拟分析如图5（b）所示。

（a）补偿区域

（b）补偿数值

图6 整体补偿

模具在位于压力机中间区域变形量最大，导致这一区域着色较差，为保证着色的均匀性，首先做整体补偿，补偿区域如图6（a）中深色线和点位置所示，补偿数值参考图6（b）所示。

（a）A 面

（b）A面拐角处

（c）上横梁上下边

（d）非功能区域避空

图7 局部不等间隙处理

（2）局部型面不等间隙处理：①补充面避空，上、下梁靠近补充立面处不能避空，防止成形时上、下边梁起波浪；②腰线处、油箱口处、A面（见图7（a））、A面拐角处（见图7（b）a、b、c、d处）、成形较深且形状复杂处（C柱门框A面处、前后门框中间的上下边梁、角窗）、上横梁的上下边（见图7（c））等位置需要强压处理；③根据CAE分析，对减薄较大的区域进行间隙补偿；④铰链孔与锁孔进行强压处理；⑤成形到底标记的处理要视到底标记所在位置而定，若其在制件型面上，则与周围模具零件型面一起做不等间隙处理；若其在需要避空的工艺补偿面上，则取到底标记边缘线向外偏置0~5mm的范围，保持原始面不处理，再与周围需要避空的面取0~20mm范围桥接；⑥凹圆角和凹筋按照规范避空0.5~0.7mm，要注意凹角避空充分，凸角按原大小处理。

注意小特征的细节处理，为了使待成形制件的成形性更好，而后工序无加工的部位可做避空处理，如图7（d）中间灰色面可做适当避空处理。

（3）处理完成后确认上述工作是否完成并进行型面的光顺性、边界、负角以及A面曲率检查。

04

压边圈变形及避空处理

图8 压边圈整体补偿

（1）整体补偿按图8所示，结合凹模补偿方法，对外侧大压边圈做负Z向变形补偿，2个小压边圈由于凹模在此处补偿较强，且后期现场可进行调配，不参与补偿处理，只进行管理面的强压处理。

（2）拉深筋的凹筋避空、凸角按原大小处理、非管理面加工成斜面避空处理及型面光顺性检查。

对于整体侧围外板拉深工序的偏差加工方案，是从以前数据中提炼得到，现场加工效果反馈良好。该方案对消除板料和后工序模具零件干涉、重要面着色差、次要面间隙紧、钳工研配工作量大、模具制造周期长等问题有明显改善作用。

▍原文作者：杨佳，郭志强，朱良辉，孙潺潺

▍作者单位：安徽江淮福臻车体装备有限公司