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某溜背汽车尾门内板的冲压工艺及模具结构设计
随着汽车的普及，消费者不仅对汽车性能的要求提高，对汽车外观造型风格的要求也越来越多样化。汽车尾门传统分为三厢车的尾门和两厢车的尾门。近年来出现了溜背门的设计。零件的高低起伏比传统设计大，成形难度大。本文介绍了一种实现溜背尾门内板的冲压工艺及模具结构设计。
在早期，由于汽车覆盖件钣金形状复杂，主机厂采用双动压力机，双动压力机有内外两个滑块，内滑块提供拉延成型力，外滑块提供压边力。随着国内汽车产业的发展，产品设计水平、冲压工艺设计水平、压力机性能得到提升，主机厂多采用单动多连杆配气垫的压力机结构，这种压力机结构相对简单，同时还可以降低模具结构设计的复杂性[1]。
汽车外覆盖件钣金的拉延方式主要有两种：单动拉延和双动拉延，当前通常采用单动拉延成形。
单动拉延的模具结构，模具分为下模，压边圈以及上模三部分。下模固定在压力机
的下工作台上；压边圈位于下工作台上；上模固定在压力机的上工作台上。这种模具结构简单，模具成本低。单动拉延的优点有：模具结构简单，成本低。缺点有：拉延深度有限。[2]
传统的双动拉延的模具应用在双动压力机上，其中上模安装在上工作台的内滑块上，压边圈安装在上工作台的外滑块上，下模固定在下工作台上。压力机运动时，外滑块带动压边圈首先下压，然后内滑块带动上模下压，直至拉延到底[1]。双动拉延的优点有：可以实现大的拉延深度。缺点有：模具结构复杂，成本高。
某车型尾门内板在汽车坐标系的整体状态如图1，零件整体倾斜大，呈弧形。按照传统的单动拉延的冲压工艺，零件在冲压坐标系的状态如图2，零件的冲压工艺存在以下难点。
问题1：在零件窗框左右侧，有冲孔，冲孔废料滑落困难；
问题2：在零件窗框下部，有一处突兀的特征，拉延成形困难；
问题3：在零件与尾灯匹配处，有一处突兀的特征，拉延成形困难；
罗相尉　孙大智　李丽坤
上汽通用五菱汽车股份有限公司　广西柳州市　545007
摘 要： 
由于某溜背汽车尾门内板零件倾斜，高低落差大，冲孔废料无法滑落，采用传统冲压工艺存在制造难点，所以开发了反向拉延工艺，同时采用双动拉延，实现了降低零件拉延深度和压边圈行程，从而克服了零件成形困难和冲孔废料无法滑落的问题。由于压力机无法提供上模压边圈的动力源，采用了氮气缸提供动力源。实现了稳定量产，零件满足质量要求。这种工艺虽然模具结构复杂，但是对于零件高低落差大的尾门内板的成形性有利，对实现复杂尾门造型有推广意义。
关键词：溜背尾门内板　反向拉延　双动模具结构
Stamping Process and Model Structure Design of the Inner Panel of the Tailgate of a Quick-back Car
Luo Xiangwei ，Sun Dazhi ，Li Likun
Abstract ： 
D ue to the inclination of the inner panel parts of the tailgate of a certain slip-back automobile, the height difference is large, and the punching waste cannot slide off. It is difficult to use the traditional stamping process. Therefore, a reverse drawing process was developed, and double-action reduces the drawing depth of the part and the stroke of the blank holder, thereby overcoming the difficulty of for
ming the part and the problem that the punching waste cannot slide off. Since the press cannot provide the power source for the upper molding edge ring, a nitrogen cylinder is used to provide the power source. Stable mass production has been achieved, and the parts meet the quality requirements. Although this process has a complex mold structure, it is beneficial to the formability of the tailgate inner panel with a large height difference of the parts, and it has promotion significance for realizing the complex tailgate shape.Key words ： 
s
liding back tailgate inner panel, reverse drawing, double-acting die structure 图1　零件在汽车坐标系的状态
图2　传统拉延工艺零件的状态
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问题4：零件最高点与最低点落差达250mm 左右，拉延成形困难。
冲压工艺采用反拉延的方式，如图3，即冲压方向与传统冲压工艺相比旋转180度。
图3　反拉延工艺零件的状态
采用此工艺，对于难点问题1，冲孔采用侧冲孔，冲孔废料滑落没有问题。
同时做了以下的工艺调整，使得问题2、问题3以及问题4得以解决：汽车设计网
对于难点问题2，在窗框下部增加整形，解决拉延成形困难的问题，如图4。虽然整形量多达55mm，但是采用切边后整形的方式，CAE 分析开裂风险控制在安全范围内，如图5。
图4　窗框下部整形
图5　窗框下部整形后CAE分析结果
对于难点问题3，在零件与尾灯匹配处增加整形，解决拉延成型困难的问题，见图6。CAE 分析开裂风险控制在安全范围内，见图7。
对于难点问题4，零件压料面尽量随形，并且将压料面抬高，使得压边面高于零件在冲压方向下的最低点。从而最大程度地降低了零件的拉延深度和压边圈行程。采用这种方式，压边圈行程降低到了105mm。
但是由于压料面高于零件最低点，导致出现在上模与压边圈闭合前，上模先触料的问题，从而导致板料窜动、变形、起皱的问题，见图8。为了解决这个问题，需要在上模最低点与板料接触前，将板料周圈拉紧，避免上模最低点自由触料。
图8　单动拉延上模先触料导致板料流动
不受控
模具调试和生产的压力机是单动压力机，通常冲压拉延模具分为三个部分：上模、下模以及压边圈，压边圈在下模，上滑块没有压料力的压力源，上模没有压料机构。为了解决这些问题，通过双动模具结构来实现双动压力机的效果。模具结构分为下模、下压边圈、上模以及上压边圈四部分。由于压力机是单动压力机，所以双动拉延模具的上压
边圈的动力源不是压力机，而是需要模具内部氮气弹簧来提供。具体结构为：下模固定在压力机的下工作台；下压边圈位于下工作台，压力源为压力机气垫压力；上模固定在压力机的上工作台；上压边圈安装在上模上，
压力源为氮气弹簧。
如图9，采用双动拉延，即在上模增加一个上模压边圈。从而实现在上模与下模压边圈闭合前，上模压边圈与下模压边圈闭合，
拉紧板料，然后上模继续下压，直至拉延到底。CAE 分析显示上模压边圈与下模压边圈闭合时，板料状态良好，如图10。上模继续下压，拉延开始时，板料状态良好，如图11。CAE 分析拉延到底，零件的成形状态良好，如图12。CAE 分析全工序分析零件状态良好，如图13。实际拉延零件状态良好，如图14。
图10　CAE分析上模压边圈与下模压边圈闭合时板料状态
图11　CAE分析拉延开始时板料状态
图6　窗框下部整形
图7　窗框下部整形后CAE分析结果
图9　CAE分析中双动拉延工具体
上模上模压边圈
下模压边圈
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图12　CAE分析拉延到底时零件成形状态
图13　CAE分析全工序零件成形状态
图14　实际拉延零件成形状态图17　上模压边圈的氮气缸动力源
图15　下模与下模压边圈模具结构图
图16　上模与上模压边圈模具结构图
采用双动拉延的模具结构，下模与下模压边圈如图15，上模和上模压边圈如图16。与传统拉延模具相比，增加了上模压边圈。由于采用的压力机不是双动压力机，无法提供上模压边圈的动力源，所以上模压边圈的动力源采用氮气缸，如图17。通过行程设计，实现上模压边圈与下模压边圈先闭合，压紧板料，然后上模型面部分再接触板料。
综合采用以上工艺和模具结构设计，实现了此溜背汽车尾门内板的制造。目前车型已经量产，满足质量要求。这种工艺虽然模
具结构复杂，但是对于深拉延零件的成形，以及内部特征比周圈特征深的零件成形有利，可以在单动压力机上，实现上模型面部分接
触板料前将板料周圈压紧，从而解决板料窜动以及起皱的问题，对实现复杂造型有推广意义。
参考文献：
[1]马云龙.《单、双动拉延模具改造可行性分析》《汽车工艺与材料》.2017年第4期 P54-P58.
[2]任庆锐.《基于CAE 双动拉延成形对冲压成本影响的分析》《模具技术》.2018年第
6
期 P56-P60.
作者简介
罗相尉： （1986—），男，硕士研究生；从事汽
车制造集成工作。
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