地板纵梁上盖板扭曲回弹问题整改

文/时磊，施雄飞，王玉峰·长城汽车股份有限公司 河北省汽车工程技术研究中心

地板纵梁上盖板扭曲回弹问题整改

文/时磊，施雄飞，王玉峰·长城汽车股份有限公司 河北省汽车工程技术研究中心

本文针对某车型地板纵梁上盖板的装车时出现的扭曲、回弹问题，从成形工艺及模具结构方面进行了深入分析，明确了问题是由翻边角度无法补偿及压料力不足所引起，并给予了可行的解决方案，保证了白车身的顺利装车及整车精度，为后期车型类似制件的开发提供了标杆及理论依据。

地板纵梁上盖板是安装在中后地板左右纵梁上，起连接中后地板与后轮罩并支撑前、后座椅横梁作用的重要零件，其产品尺寸较长（约1900mm），搭接关系较复杂，型面精度要求高。长城汽车某车型的地板纵梁上盖板主型面存在严重的扭曲、回弹问题，最大处达8mm，翻边面最大回弹量-2mm，严重影响制件品质及搭接质量，造成不能顺利装车，极大地制约了生产效率，导致客户的不满。

问题描述

该车型为一款大型四门五座SUV，其后地板纵梁上盖板形状如图1所示，制件尺寸大，主型面起伏剧烈，落差最大处为216mm，整体都为搭接面，尤其是侧面翻边处为后轮罩搭接。该制件左右对称，由料厚1．2mm的HC250/450DP双相钢板冲压而成。

图1 后地板纵梁上盖板形状图

当试压完成后，模具件存在严重的扭曲、回弹问题，回弹量在5～8mm左右，装车验证时发现该制件主型面与地板纵梁无法搭接符形，侧翻边与轮罩不匹配，存在干涉点及较大间隙，无法进行焊接。使用夹具进行强制校形后车体出现较大孔洞，影响整车密封性。

该制件存在的扭曲、回弹问题，直接导致安装面及安装孔的精度降低，整车宽度发生变化，后序工艺无法进行，此问题亟待解决。

工艺及结构分析

因此制件型面狭长，机器人端拾器无法抓取，故安排在人工线生产，原冲压工艺流程为：拉延→修边/冲孔→修边/冲孔→翻边/整形/分切，共4序。在设计时考虑到节省工时，故将OP40翻边设计为下翻边，使用上压料芯，由弹簧提供压料力，生产时需在第4工位翻转半序制件，一定程度上提高了工人的劳动强度。拉延序的工艺如图2所示。

图2 拉延序工艺图

图3 OP40模具下模结构图

第一序拉延将主型面做出，未添加回弹补偿，并在翻边部位拉出R10的圆角，然后在两次修边冲孔后，进行翻边整形并分切。因该产品主型面较为狭长，且首序未添加回弹补偿，故在整形序给予外力进行校形。

然而前期无此类大尺寸高强度钢板制件的开发经验，在设计时左右合模对称拉延，为照顾主型面的左右平顺，翻边回弹的补偿量只能做5°，未考虑到高强度钢板的回弹较大，直接导致了翻边时回弹补偿设置量不足。在模具设计时对OP40压料力理论设计为280kN，而实际制造完成后上模压料力为弹簧提供，仅为250kN，造成压料力不足，无法充分校形。而且在设计模具结构时考虑序间拿取制件方便，最后一序进行分切，即翻边、整形、分切在一序完成，因压料力不足，在分切完成后翻边整形时制件会发生窜动，导致制件变形。OP40模具下模如图3所示。

由以上分析过程可以看出，纵梁盖板扭曲回弹、翻边不良的原因有两个：一为成形工艺制定过于理想化，未能充分考虑大尺寸、高强度钢板制件的成形特点，翻边回弹补偿量设计不足，最为失败的是OP40翻边、整形、分切同时进行；二为OP40模具结构设计为下翻边，且前期未能准确计算压料力，造成压料力不足，材料内部流动紊乱。

整改方案制定

因模具已经全序开发完毕，针对上述制件问题已在原模具上进行了10余轮整改，无明显效果，且部分镶块经多次加热、补焊、打磨，已濒临报废。后经多方专家论证，针对该问题提出两个整改方案：⑴加开一套整形模，对制件进行全面校形；⑵重新制定工艺及模具结构。

图4 整改后拉延序工艺图

选择方案一，增加一套模具，并更换部分镶块，一次性投入成本较低，但原制件扭曲回弹严重，不能保证在新开整形模上精确定位，且冲压线体只有4台冲床，新增整形序需转移到其他机床完成，增加物流及人工成本。选择方案二，重新制定工艺及模具结构，将原有的工艺及结构缺陷全部消除，开发4套模具，一次性投入成本相对较高，但可以通过二次开发积累该类制件的开发经验，且仍使用原线体，物流及人力成本不需增加。

因该车型生产周期较为宽裕，为保证产品质量，并综合考虑一次性投入与后期物流及人力成本，经相关人员评审后决定使用方案二。重新制定工艺为拉延→修冲→修冲/分切→翻边整形，在拉延工序中在产品主型面上增加回弹补偿，并将左右件角度相对原工艺加大5°，使翻边回弹补偿量达到10°，如图4所示（绿色代表产品数模，棕色代表工艺数模）。将分切变更到OP30序，OP40只进行翻边整形，避免分切与翻边整形同步时制件窜动。针对原OP40模具压料力不足的问题，将该序工艺定为上翻边，使用机床气垫通过顶杆提供顶料力。

效果确认

为保证整车开发进度，仅3个月就完成首序样件的提交，全序样件也在5个月内进行了装车验证，首次出件合格率就达到了80%以上。后又经3轮的调试、整改，主型面基本符形，翻边完全符合检具，合格率达到93%以上，经装车验证，满足装配要求，整车精度得到保证。

结束语

与欧美发达国家相比，我国的汽车模具产业起步晚，技术实力薄弱，仍存在很大的差距，尤其是尺寸较大、型面复杂、高强度钢板的模具开发经验不足，故在此类制件的开发上就难免走一些错路、弯路，但在错路、弯路上我们冲压模具工程师们在不断地总结、提炼、创新，力争生产国际一流的冲压模具，为民族汽车的发展作出应有的贡献。

时磊，工程师。主要研究领域为高强板制件回弹原理及控制措施和冷冲压模具发展方向。曾负责CH041机舱冲压件工装开发、负责CHK041整体车身冲压件工装开发。