后围板与后围里板冲压工艺及模具设计

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摘要：阐述了轿车后围板总成的技术要求、冲压工艺分析、CAE分析、模型优化及解决办法，提出了制件合并生产的工艺构想及模具设计时的注意事项，对后围板总成的冲压工艺、模具设计、生产制造具有一定的指导意义。

关键词：后围板；后围里板；拉深；工艺分析；模型优化；合并生产；模具设计

随着汽车工业的快速发展，汽车造型也多种多样，虽然车身结构大同小异，但具体形状和尺寸各有不同，汽车外观越来越新颖，满足了消费者的个性化需求。后围板总成主要由后围板、后围板里板、后背门锁安装板以及其他根据不同布置所安装的附件组成，一般由薄板冲压件焊接而成。后围板总成是车身骨架的重要构件，其功能主要有：创造空间、提高整车性能（主要包括碰撞、整车刚度、安装功能）、有一定的吸收功能，所以需对后围板总成的冲压工艺进行研究，其成形质量与工艺装备、成形工艺、生产成本和生产效率等密切相关。

1制件结构

制件结构如图1所示，材料为DX54D+Z，料厚为0.67mm，属于典型的车身件。从制件使用要求方面分析，制件对尺寸精度要求较高，尺寸如果变化较大直接影响白车身的焊装效果。后围板与侧围尾灯安装板有搭接关系，因此制造精度要求较高，制造误差过大会造成尾灯安装板与后围板之间间隙过大，影响涂胶，导致密封条密封性能差，造成焊接缝漏水。后围板上翻边止口需要密封条密封，所以后围板及其加强板截面的尺寸要满足密封条的要求，翻边止口要求与后背门内板相对的面垂直且间隙均匀。密封条密封截面车身外侧为主密封，考虑容差要求，要求后围板的翻边止口比后围里板的翻边止口高约1mm，不但降低了制造要求，还能有效保证密封效果。整车刚度是轿车重要性能之一，刚度不足会造成车身疲劳破坏，车身骨架横梁是影响车身扭转刚度主要因素之一，而后围板总成位于车身后端，其功能相当于车身骨架的横梁，其与侧围搭接的刚度不足会造成后背门洞拐角的疲劳开裂或车辆行驶时振动产生异响，影响乘坐舒适性，所以拉深必须充分，确保整车的刚度。白车身整车碰撞试验十分重要，对于后部碰撞，根据经验后围板总成尺寸控制越好，才能保证吸能空间满足法规，使整车碰撞性能满足要求。

2工艺分析

2.1初步工艺分析。根据制件的特点，分别对后围板和后围里板进行初步工艺分析，其中后围板的冲压工艺为：拉深、修边冲孔、修边冲孔、翻边整形，毛坯尺寸为1570mm×450mm，如图2所示。后围板的CAE模拟分析如图3所示，制件减薄率最大为50%（减薄率要求最大不超过20%），容易开裂，需要优化制件型面和圆角。后围里板的冲压工艺为：拉深、修边冲孔、修边冲孔、翻边整形、侧冲孔，毛坯尺寸为1600mm×600mm，如图4所示。后围里板的CAE模拟分析如图5所示。制件减薄率最大为27.8%（减薄率要求最大不超过20%），容易开裂，需要优化制件型面和圆角。2.2工艺改进由于后围板和后围里板的材料与厚度相同，为节约材料、简化冲压工序，决定将2个制件合并冲压，方案如图6所示。将原来的9道工序减少为5工序，材料消耗由8.76496kg降为7.57368kg，毛坯减少1.19128kg，一次冲压2个成品，生产流程更简洁，采用机械手生产效率更高，生产成本更低。2.3CAE分析及解决措施。2.3.1问题点优化及解决措施。通过CAE分析，针对制件成形过程中存在的缺陷，提出了优化解决措施，如图7所示，共5个问题点，在满足制件要求的情况下，从有利于成形的角度考虑，对数模进行改善，最终满足了制件成形条件。2.3.2型面改善后的CAE分析。制件减薄率如图8所示，减薄率最大为20%左右，基本满足拉深要求（模具调试过程中，还可以通过适当修正圆角得以实现）。制件起皱分析如图9所示，最大起皱量为0.04mm，满足成形要求。制件回弹量分析如图10所示，最大回弹量为3.6mm左右，在模具设计时，可以根据回弹量局部修正数模，以满足制件的技术要求。

3模具设计

根据已经确定的冲压工艺和优化后的数模进行模具结构设计。模具将2个制件合并冲压，在最后工序修边分离为后围板和后围里板，既保证了生产过程简化，又减少了模具数量，节约了材料，还满足了生产过程中机械手取件的需要。模具设计时注意制件的顶出要求，确保制件不卡在下模，各工序的制件定位分为粗定位和精定位，方便机械手取放件。废料要求能自动滑入废料槽，单个废料长度一般不允许超过300mm，避免废料槽堵塞。

4结束语

模具经过调试最终确定了毛坯尺寸（拉深过程中含有毛坯切角功能），调试过程顺利，与分析结果一致，满足制件技术要求，如图11所示。经过生产验证，模具工作稳定，成形的制件尺寸准确，壁厚较均匀，外观质量好，模具已经投入批量生产。

通过工艺分析、模型改善及模具设计，解决了后围板总成成形过程中材料减薄、开裂、起皱、回弹等问题，节约了材料，减少了模具数量，提高了生产效率，为类似零件的开发提供了借鉴。拉深模型面的优化直接影响制件的成形性、成形质量及调试周期等，实践经验和模拟技术能为后围板总成的模具设计提供有效方案，制件合并开发与采用机械手取件，对降低汽车制造成本起重要作用。

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作者:韩耀东 单位:武汉中人瑞众汽车零部件产业有限公司