某车型车门对新产品工艺设计的优化

俞亚昕，和丹萌，袁晓瑛

（陕西重型汽车有限公司车身厂，陕西 西安 710200）

在产品的全生命中期中，从设计阶段到批量生产阶段，往往需要漫长的时间。而即便设计之初考虑的非常周到，在产品进入实际的批量生产阶段后，也常常会遇到一些在设计之初无法预见的问题。在新产品的开发设计阶段，将现有产品生产中的问题纳入考虑，并将解决方案应用在新产品的生产过程中，是研发设计人员的必备功课。

1 老车型发现的问题

在某车型的设计中，车门内板作为车门总成的整体结构加强件，是该总成最重要的组成部分。

在产品研发设计阶段，该制件被设计成左右对称。在工艺设计阶段，为车门内板的左右件都设计了单独的工序，以保证其正常生产。车门内板的生产工序如下（左右对称）：

在模具设计阶段，模具的制作成本也需要纳入考量。由于制件完全对称，因此从成本上考虑，OP10序的落料模具设计为左右共用以节约成本，而且左右对称制件的落料模具共用，在模具设计中也是非常常见的降低成本的方案。

图1 车门内板示意图

但是当该车型进入批量生产阶段后，这种设计却暴露出一个很大的缺点。

由于该车型上市后口碑好销量高，公司内部对于该车型的生产能力的要求不断提高。但是具体到该车门内板时，其左件单个班次的产量一直比右件高出15%，这个产量差对生产节拍的影响较大，需要重点关注优先解决。

图2 车门内板加工工序

经过生产现场观察对比后发现，由于车门内板落料工序模具共用，OP10序落料加工完成后，所有的制件方向都是统一的，且该方向与车门内板左件模具的方向一致，与车门内板右件模具的方向相反。这就导致对左件的生产毫无影响，但是在生产右件时需要先将所有板料翻转至与右件模具方向相同，这是一项费时费力的工作，因此降低了生产效率。

图3 左右件送料方向

在无法制作新的落料模具的前提下，最终的解决方案定为，在生产闲暇时单独安排落料工序的生产，然后按生产计划单独翻转其中用于右件的制件，使得这个问题得以部分解决。但是该问题退与对之后新产品的研发产生了积极的推动作用。

2 对新车型设计的影响

在之后的某新车型的设计中，其车门内板在加工工序上采用了相同的设计，这导致OP10序落料与OP20序拉延之间的板料翻转问题再次成为影响生产效率的重点。由于模具制造成本较高，为了左右完全对称的制件单独制作一套落料模具并不划算，但如果不作任何处理依旧按照之前的方式生产，势必会对生产效率造成影响。

因此，吸取了之前教训的研发人员，将OP10序落料工序中的对称因素取消，将之改变为完全相同的结构，将该工序的生产内容改为如图所示：

图4 新车型的改进

这个改动一劳永逸地解决了翻转板料费时费力的问题。但是由于冷冲压的生产特点，落料工序的修改会对之后的拉延工序产生影响，若只是取消对称因素而不做其他的改动，则会导致制件在经过拉延工序的加工后出现局部开裂起皱的问题，以及部分位置会出现缺料或挤料现象，无法满足使用要求。

针对这一问题，我们使用Autoform软件对制件进行CAE分析。该软件拥有丰富的参数设置和强大的计算能力，是冲压生产中必不可少的CAE分析手段。

在使用Autoform软件进行仿真模拟之后，可看到制件局部的开裂起皱问题：

图5 局部起皱

图6 局部开裂

针对这些问题，通过Autoform软件对加工内容进行细微调整，将起皱部分的局部圆角稍作放大，同时将开裂部位的立面角度增大，制件的开裂起皱问题得以消除。

图7 增大圆角消除起皱

图8 增大立面角度消除开裂

图9 调整完毕后的分析结果

3 结语

在制造业，由工艺指导生产，而生产也常常反过来对工艺有所启发。作为技术人员，不仅在产品的开发设计阶段就要考虑到可能对生产造成的影响，还应该多关注在制品已存在的缺陷，并在之后的设计中针对相关问题引入解决方案，通过软件仿真，结合CAE分析，将问题消除在研发阶段，这不仅是对产品的负责，同时也是对客户的负责，这样才能实现最终的双赢。