1 零件分析
后门内板材料为CR4，料厚为0.7 mm，零件平面尺寸为1 610 mm×1 336 mm；水切加强板材料也为CR4，料厚也为0.7 mm，零件平面尺寸为788 mm×111 mm。水切加强板焊接在后门内板窗框下侧，其装配关系和零件特征如图1所示。后门内板窗框尺寸为870 mm×463 mm，其尺寸能覆盖水切加强板的大小，材料和料厚相同，且水切加强板形状规则，没有翻边结构，嵌套后门内板窗框内部不影响整体成形。
图1后门内板与水切加强板
2 套件工艺设计
考虑模具成本及零件成形性，不能因为套件而增加成形工序，也不能因为套件影响后门内板的成形性。窗框上侧壁深度为21 mm，在车身角度下的侧壁拔模角度为1.8°，如图2（a）所示，该条件下成形时零件会开裂，工艺上考虑冲压时待成形零件转7°，并在窗框内部开工艺孔，成形过程中通过扩孔加大内部材料的流动，解决成形开裂问题。水切加强板的套件位置需避开工艺孔，板料在工艺孔成形到底后不能有撕裂现象，并且工艺孔与后门内板及水切加强板之间需保留安全距离。根据以上要求及后门内板和水切加强板的特征，后门内板及水切加强板的套件位置关系如图2（b）所示，按此位置关系进行工艺规划，冲压工艺为4道工序，如图3所示。
图2零件细节及套件关系
图3套件工艺方案
OP10拉深：后门内板周圈为常规拉深设计，工艺补充面饱满圆润，材料能均匀流动，保证充分成形；窗框内部易开裂，与水切加强板相连的开孔区域工艺补充面应尽可能平坦，确保板料工艺扩孔成形过程中不撕裂；其他三边与门内板距离相近，工艺补充尽可能光顺桥接2个零件的边界，桥接面不扭曲；控制凸圆角>R4 mm，凹圆角>R8 mm，防止成形开裂、起皱。
OP20修边+冲孔：后门内板周圈全修边，窗框内部上下两端也修边，保留左右两侧与门框相连，便于后工序机械手取送料及水切加强板的后工序定位。
OP30冲孔+侧冲孔+整形：后门内板周圈整形，窗框法兰整形，水切加强板上下端法兰整形。
OP40修边+冲孔+侧冲孔：后门内板周圈侧冲孔，水切加强板冲孔和修边，水切加强板与后门内板在该工序分离。
3 有限元分析
3.1 边界条件
基于有限元理论，利用AutoForm软件对后门内板和水切加强板套件工艺进行仿真分析，评估其可制造性，边界条件设置如表1所示，材料采用汽车用热镀锌冷轧钢板，牌号为CR4，料厚为0.7 mm。为保证软件模拟的准确性，需要对AutoForm软件中的参数进行合理设置，按照仿真设置标准，参数设置如表2所示。
表1 边界条件
表2 AutoForm参数设置
3.2 仿真结果
后门内板和水切加强板套件工艺的成形过程如图4所示，分别是重力加载、压边圈闭合、成形到底前20 mm、成形到底前10 mm、成形到底前3 mm和成形到底，整个成形过程中材料流动均匀，无起皱、叠料等问题。
图4成形过程
后门内板和水切加强板套件工艺的成形性和减薄率结果如图5所示，2个零件成形状态良好，成形充分，无开裂、起皱等问题。
图5成形性和减薄率
4 实物验证
模具零件研配到位后，后门内板和水切加强板的成形实物如图6所示，2个零件成形充分，现场无开裂、起皱等问题，且大批量生产稳定。其合格率分别为：左后门内板86%，右后门内板85%，左水切加强板83%，右水切加强板81%，满足装配要求。
图6零件实物
▍原文作者：霍晓阳，张博凡，胥一勤
▍作者单位：上汽通用汽车有限公司 整车制造工程
