文 / 王健，赵子海，司马忠效，陈岳飞，聂辉 · 吉利汽车集团有限公司

后门外板属于车身外覆盖件，采用铝板材料时，冲压工艺性很差，产品容易产生A 面缺陷；采用合理的工艺方法和模具结构，可有效解决零件A 面缺陷问题。

铝后门外板的材质特性

某车型后门外板采用6000 系的6016铝-镁硅合金材质，料厚1mm。

表1 铝板6000 系材质参数

6000 系铝板的拉伸性能

铝板的延伸率比钢板小，故变形量比钢板小，拉延性不好，容易产生裂纹，特别是形状比较复杂的零件。因此铝合金拉延模具凹模圆角比钢板件拉延模具圆角要大很多，否则容易出现缩颈和拉裂。钢板、铝板拉伸性能对比如图1 所示。

图1 铝板与钢板的拉伸性能对比

6000 系铝板的表面质量

由于铝板的强度比软钢低，因此铝的异物感受性要高，拉延掉铝粉和切边过程产生的铝屑是造成冲压件表面质量缺陷的主要因素。

铝后门外板冲压工艺方案

铝后门外板冲压工艺一般是4～5 工序完成，该车型采用4 工序的典型工艺，工序内容为拉延、修边冲孔剖切、修边冲孔整形（B 柱处夹料整形）、翻边侧翻边（夹料翻边和侧翻边），工序示意图如图2 所示。

图2 铝后门外板冲压工艺图示

铝后门外板A 面缺陷及对策

B 柱处A 面反凹形状处拉延凹坑缺陷

铝后门外板B 柱处A 面反凹形状处拉延凹坑缺陷，如图3 所示。

图3 后门外板B 柱处反凹区域拉延凹坑缺陷

⑴缺陷原因分析。

通过看前期CAE 油石分析，此处拉延CAE 分析无缺陷，所以判断缺陷是由于拉延加工模面处理不合理造成。前期研合蓝油图如图4 所示，为减少拉延研合时间，减少外板A 面麻点群，在前期模面处理时，B 柱反凹区凹模强压区宽度只做了15mm，强压和非强压过渡区15mm,这种处理对一般的外凸A 面区域是适用的，对反凹区域强压区宽度及过渡区都偏小了，造成A 面凹坑缺陷。

图4 前期理论研合蓝油图

⑵缺陷整改措施。

经过拉延模具整改，凹模强压区宽度做大到30mm，强压与非强压过渡区做大到40mm,重新研合以后油石检查该缺陷消除，如图5 所示。

图5 通过调整强压区和强压过渡区改善后的油石检查

B 柱处OP30 整形R 角处A 面凹陷缺陷

铝后门外板B 柱处OP30 整形R 角处A 面凹陷缺陷如图6 所示，现场油石检查整形凸模基准没问题。

图6 后门外板拉延B 柱处凹坑缺陷

1)把OP30 整形工序压料芯对应缺陷处，局部氮气缸规格由原来的初始载荷1 吨加大到2 吨。

2)更改拉延数模，过拉延处延伸量由0.5mm 加大到1～1.5mm，如图7 所示。拉延模降型加工；夹料整形托料芯整体向下加工0.5mm，如图8 所示。

图7 过拉延量更改

图8 托料芯顶起高度更改

⑴缺陷原因分析。

1)铝板本身密度小，摩擦系数小，容易变形，B柱处整形又是夹料整形，该处前期压边力设计没考虑夹料整形对压边力的影响，所以压边力可能不足造成整形过程中压料区A 面缺陷；今后建议此处按照 “压料力=1.5×L×T×Rm+P2+P3”来设计；其中1.5 为考虑铝板比钢板需要的压边力大，采用的系数，相当于钢板压料力算法的1.5 倍；L 为整形线长，T 为料厚，Rm 为抗拉强度，P2 为夹料整形下托料力，P2 按照CAE 分析数值确定，P3 为平衡力，压料芯要考虑整体压料受力平衡，增加平衡氮气缸。

2)此处拉延时，过拉延顺着A 面延伸0.5mm，但实际拉延件修边后放在OP30 整形凸模上，涮蓝油检查制件与凸模圆角处局部干涉(可能现场拉延模圆角有放大或者零件回弹引起)，造成上工序件与整形下模符型不好，压料芯下来把零件压出外观缺陷。

3)现场放件时，此处夹料整形托料芯与上工序件干涉，这个也会造成上工序件与OP30 整形下模符型不好，造成A 面缺陷。

4)整形侧壁间隙小，整形后上模刀块回带，造成A 面缺陷。

3)整形刀块侧壁打磨，保证上下模整形侧壁间隙合理，由原来的全部光亮带打磨到光亮带达到翻边高度的1/2 以上。

现场按以上全部整改措施实施后，如图9 所示，该处A 面缺陷有很大改善，满足冲压件audit 评审要求。

铝后门外板轮弧处拉延滑移线缺陷

铝后门外板轮弧处拉延滑移线缺陷，如图10 所示。前期CAE 分析，滑移线处按钢板的分析参数设置，半径大于20 倍料厚及最大接触应力小于材料屈服强度的10%时不考虑滑移线，CAE 分析该处没有滑移线，但是实际现场滑移量很大且为不可接受的A面缺陷；所以根据经验废料区加了一个凸包，高于轮弧处棱线5mm, 使得板料接触棱线推迟，实际现场调试该滑移线问题得到解决，如图11 所示。

图10 后门外板轮弧处滑移线缺陷

图11 凸包造型增加后的油石检查

结束语

本文主要针对铝后门外板A 面缺陷的预防措施及现场整改措施进行研究，因铝板件CAE 分析与实际还是有一定差距，铝板件CAE 分析参数设置还需跟现场对照进行经验积累，所以目前铝板件前期工艺设计还是需要CAE 分析与以往经验相集合，进行回弹补偿及工艺结构预防，并在模具后期进行严谨的缺陷原因分析和采取合理的整改措施，通过理论与实际结合，不断总结经验来提升产品质量，减少模具开发时间。

——来源：《锻造与冲压》2021年第10期