一体式窗框前门内板的整形工艺

文/孙瑜，童钱虎，王鑫，熊远·岚图汽车科技有限公司

一体式窗框前门内板窗框内外侧均是匹配面，且是激光焊接面，匹配面的尺寸精度要求高，一体式窗框前门内板窗框内的玻璃部位板材冲切后，窗框呈几字形窄条状，其Y 向尺寸易发生回弹，容易引起关门力大，密封不良漏水等问题，窗框部位的整形工艺是为了将Y 向回弹尺寸整形到位，总结以往车型经验，列举和分析窗框各种整形工艺的特点，为后期的车型前门内板零件开发提供指导和借鉴。

随着汽车工业的蓬勃发展，消费者的选择范围也越来越大。汽车的质量、安全和价格都是吸引消费者的重大因素。前门内板是车身重要的支撑件，也是大多数门附件的安装体。前门内板从窗框结构上分为一体式窗框和分段式窗框，一体式窗框前门内板是窗框部分和前门内板主型面部分采取一体式冲压成形，相对于分体式窗框结构，一体式窗框前门内板特点是造型优美无焊接痕迹，制造和装配流程简化；车门刚性好、强度高；零件窗框部分尺寸一致性好，尺寸波动小，提高了窗框部位的匹配精度。

目前，越来越多的前门内板设计采用了一体式窗框；一体式窗框前门内板因其产品特点存在一定的缺陷。首先，窗框较大且中间玻璃位置板材要被全部冲切掉，一体式窗框前门内板拉延模只能采用双槽而无法采用双拼单槽，而分体式前门内板可以采用双拼单槽拉延，这样一体式窗框前门内板材料利用率远低于分体式窗框前门内板；其次，前门内板窗框的立壁拔模角度小，且立壁有一定的深度，上下圆角的角度小，在拉延的过程中门框立壁容易发生开裂；最后，窗框内玻璃位置板材全部被冲切掉后，窗框呈几字形的窄条状，窗框的Y 向尺寸容易发生回弹，从而引发车门关闭力变大，密封不良漏水等问题，故一体式窗框前门内板拉延成形后在后道工序会设置一道整形工艺将回弹的尺寸整形到位，由于窗框细窄的造型和窗框内外都是匹配面的特点，在冲压四工序的要求下，窗框整形工艺的选择对模具结构强度和整形效果有很大的影响，本文总结以往车型一体式窗框的整形工艺，说明各整形工艺的优缺点，为后续车型的窗框整形工艺提供参考和借鉴。

前门内板窗框结构及功能

图1 为一体式窗框前门内板及窗框断面图，窗框呈几字造型，内外侧法兰边均为匹配面，有与前门外板的包边面，窗框加强板的匹配面和玻璃导轨的匹配面，这些面的尺寸要求位置度±0.5mm，且要求有一定的平行度。与前门外板包边的包边面尺寸超差，会引起整车前后门产生段差质量缺陷；玻璃导轨匹配面尺寸超差，往往会引起玻璃升降过程中产生异响，或玻璃上升、下降无法到位；窗框加强板匹配面尺寸波动，会引起窗框的扭曲变形，导致前门内板关门力变大，整车上前门内板窗框的上段与侧围存在面差。同时，前门内板的窗框造型细且窄，为了保证尺寸精度的稳定，焊装工艺往往采用变形量小的激光焊接，激光焊接的工艺对零件的尺寸精度要求高。

图1 一体式窗框前门内板及窗框断面图

一体式窗框前门内板冲压工艺

一体式窗框前门内板的冲压工艺一般是四序或五序，冲压工艺的布局是为了实现产品的特征和功能需求，为了降低模具的投资和提高生产效率，一体式前门内板冲压工艺采用短工序四工序。一体式前门内板周圈法兰边是与前门外板的包边面，侧面有铰链安装孔、门锁孔、限位器安装孔、线束过线孔和密封胶条安装孔，Y 向平面有许多孔，为玻璃升降的窗框孔、音响安装孔，还有内饰板安装定位和固定孔等等。一体式窗框前门内板的第一序拉延工艺成形了零件90%的特征造型，第二序需要将零件周圈工艺补充面修剪掉，将窗框内补充面冲裁和Y 向面内的部分孔冲出，第三序对前门内板匹配面进行整形，最后一序对零件侧面的孔进行侧冲和第二序由于工艺或模具结构无法修剪的工艺补充面进行修剪。综上所述，一体式窗框前门内板的短工序冲压工艺一般是：OP10拉延成形→OP20 修边，冲孔→OP30 整形→OP40 修边，冲孔，如图2 所示。

图2 一体式窗框前门内板四工序冲压工艺

一体式窗框前门内板的窗框整形工艺

一体式窗框前门内板窗框区域的造型在拉延工序已经成形，其部位的尺寸精度也主要由拉延成形序决定，但是，经过窗框内玻璃升降区域的工艺补充材料在第二序被切除后，由于内应力的释放，零件窗框部位的Y 向尺寸发生回弹，为了将回弹的尺寸整回来，在第三序对零件窗框部位设置了整形工序，整形工序也为零件尺寸精度的提升增加了一种不用更改拉延模具而改善窗框尺寸的方法。

假如某车型一体式前门内板窗框整形在同一序完成，窗框内外均为正整形，其上窗框部位分模线如图3 所示，内外整形分模线的距离34mm 为模具压料板的宽度，且零件上窗框部位对应的压料板为宽度34mm的细条形，很明显压料板的强度不够，容易在生产过程中产生裂纹，进而开裂损坏，压料宽度20mm 也不满足整形压料宽度至少60mm 的标准，压料板的底部也无法布置提供压料力的氮气弹簧，压料板压料力不足，零件窗框内外同时整形时，零件可能会发生窜动，影响零件尺寸精度的稳定性。正是由于一体式前门内板上窗框特殊的产品造型特点，所以以往车型我们尝试过几种不同的整形工艺，下面一一列举。

图3 窗框处内外同时整形分模线

单侧整形

单侧整形是指一体式前门内板上窗框部位在整形工序只整形窗框内法兰边，窗框外法兰边不进行整形；根据GDT 图纸指示，前门内板上窗框部位内外法兰边均是窗框加强件的焊接匹配面，均采用激光焊接工艺，内外两侧法兰边精度尺寸要求一致；在整形序单侧整形，由图3 可知整形序模具的压料板宽度尺寸可以做到XXmm，满足强度、压料宽度和氮气弹簧布置等要求。选择窗框内侧法兰边为单侧整形的整形面，从冲压角度来看，窗框内侧法兰边与冲压方向基本垂直，法兰面是垂直受力，整形效果好，而窗框外侧法兰边与冲压方向夹角小，整形时是拍打成形，其整形效果不如窗框内侧。前门内板窗框单侧整形工艺，保证了整形序压料板的强度和压料力，但窗框外侧法兰边的尺寸全部由拉延序决定，如有改动只能从拉延序更改。

压料板整形

压料板整形是指在整形序压料板上通过螺丝镶嵌一个整形刀块对窗框内侧法兰边进行整形，同时，窗框外侧的法兰边还是通过上模整形刀块整形，其工艺图和模具结构图分别如图4 和图5 所示。压料板整形工艺模具的压料板宽度为XXmm，满足设计功能需求；窗框内侧法兰边整形区域对应的压料板下部布置足够的氮气弹簧和设计有压料板到底镦死块，以提高足够的压料力和整形力，但是压料板整形工艺的窗框内侧上模整形刀接触零件时，其压料部位压料板也刚刚接触到零件，还没有来得及建立足够的压料力，零件可能存在窜动，且压料板整形的区域需要强研合，这样可能造成整形区域成为压料硬点区域，而其他压料区域研合不足，进而导致压料力不足。

图4 前门内板窗框压料板整形工艺

图5 前门内板窗框压料板整形模具断面结构

分序整形

分序整形是指一体式窗框前门内板上窗框内外侧的法兰板分别在不同的工序进行整形，这样每一序上窗框的整形压料板的结构均满足设计要求，但是前门内板上窗框的零件结构是呈细窄状的几字形结构，极易发生回弹变形，分序整形，前门内板上窗框区域分别受两次整形力，整形零件脱模后，零件的残余内应力释放两次，零件的外在形状也发生两次变形，即分序整形工艺前门内板零件的尺寸稳定性无法保证。

同序侧整形

同序侧整形是指前门内板上窗框部位内侧法兰边正整形，外侧法兰边利用斜楔进行侧整形，且在同一序完成。图6 和图7 分别是前门内板零件上部窗框整形工艺图和模具结构图，其中窗框外侧的法兰边采用50°斜楔进行侧整形。同序侧整形实现了前门内板上部窗框内外法兰边在同一工序进行整形，保证了尺寸的稳定性，同时，模具的压料板的最大厚度值可以达到68.3mm,其结构强度和压料板氮气弹簧布置空间满足设计要求，窗框内侧法兰边修冲后回弹的尺寸在后序也有工序整形到位，前门内板上部侧整形也有利于外部法兰边的整形受力，侧整形需要斜楔在驱动导板的作用下来工作，斜楔机构的布置稍有增大模具的尺寸。

图6 一体式窗框前门内板窗框部位同一序侧整形工艺

图7 一体式窗框前门内板窗框部位同一序侧整形模具结构

结束语

一体式前门内板窗框内外法兰边均为匹配面，法兰边的尺寸精度要求合格稳定；一体式前门内板窗框呈细窄几字造型，窗框在拉延序成形，门框内玻璃区域冲剪后，前门内板窗框Y 向尺寸回弹，发生变化，容易引发关门力变大，密封不良漏水等品质不良，后续整形工艺可以将回弹尺寸整形到位；针对一体式前门内板上部窗框特殊造型特点，以往车型窗框整形尝试过多种整形工艺，各种工艺各有特点，综合比较，前门内板窗框同序侧整形工艺优点更多。