某SUV尾门包边模设计及应用*

王淑俊，郑 薇，崔礼春

(安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心， 安徽 合肥 230601)

0 引言

汽车开闭件是汽车车身的重要组成部分，此类开闭件一般是由外板和内板总成件组成的，是将内板总成件放入相应的外板后进行涂胶、折弯、压合包边而得到的一个完整的总成件。因此，其包边效果的好坏将直接影响到此类开闭件总成件的外观质量、在车身上的装配精度，及其刚度、强度等[1-2]。

常用的包边工艺有： 专用包边机包边、模具包边和机器人滚压包边3种形式，不同包边形式都对包边角度、翻边高度及圆角半径等工艺参数有具体的工艺约束条件[3-4]。为了保障包边质量，一般在设计初期即对造型及车身设计提出相应的工艺约束，以满足后期包边生产工艺的需求。

1 包边工艺分析

模具包边一般分为3个步骤： 1)将内板件放入外板件中；2)预包边，即在预翻镶块的作用下使外板的翻边角度由95°～110°变化为35°～55°；3)预包边结束后，在压合镶块的作用下使外板翻边部位与内板贴合，最终完成包边，如图1所示。

图1 包边过程示意图

为了保证包边质量，外板翻边角度需要控制在95°～105°，最大不超过110°。角度过大，会导致零件在包边过程中受力过大，出现变形等质量缺陷；外板翻边高度一般为8 mm左右(水滴包边需10～12 mm)，型面变化较大部位及R角部位的翻边高度需3 mm左右。

图2为某SUV尾门总成件，由尾门外板和尾门内板总成件包边而成。为了满足造型要求，尾门两侧与侧围分缝线位置比较靠车身前侧，导致尾门两侧A面，尤其是尾灯下侧弧度较大。沿图2中的X-X剖线得到其断面，如图3所示，剖面部位包边面与冲压方向夹角仅22.5°。经初步判断，如果外板包边面按照上述的理论翻边角度及高度设计制作，会存在包边时内板无法放入外板的问题，无法进行包边。

图2 尾门总成件

图3 图2中X-X剖面图

对内板放入外板过程进行模拟分析：

1) 如果图3所示部位外板包边面的翻边角度按理论值(105°)设计，翻边面高度按理论值(8 mm)设计，则内板放件轨迹与外板翻边面最大干涉量约为6.5 mm；

2) 如内板放件不干涉，且能保证理论翻边高度，则需将外板翻边角度增大至150°，翻边角度过大则会导致较大的包边质量风险。

为了确保包边质量，考虑将外板翻边高度适当降低，工艺方案最终确定为： 尾灯下方、局部干涉严重部位的翻边高度为6 mm，翻边角度最大处约130°。

2 包边模结构设计

基于以上工艺方案，由于外板局部翻边角度过大，包边时相应位置因预弯角度过大而产生预弯力大、预弯行程大、压料不稳等问题，进而导致包边后零件外A面变形、轮廓精度不合格等质量风险。为尽可能降低风险，包边模结构设计采用全周圈压料芯(图4)、双驱动型预弯机构(图5)。

图4 全周圈压料芯

图5 双驱动型预弯机构

全周圈压料芯结构在实际生产应用中较为普遍，但此包边模因预弯角度较大，为确保包边质量，压料位置选择在包边工作面的同一型面上，即压料面尽可能靠近包边面。双驱动型预弯机构的刀块运动轨迹如图5所示，预弯过程中，随着上模不断下降，驱动预弯刀块先向内侧旋转，再继续向下向外旋转，通过两次动作完成大角度的预弯工作，此结构形式适用于较大预弯角度和预弯行程的包边模，可以在很大程度上减小因预弯力过大带来的产品变形风险。

3 试模问题及解决措施

因该尾门外板翻边角度及包边预弯角度过大，模具在装配完成后的初期试模阶段，对压料位置及预弯刀块的高度和预弯角度进行了多轮反复调整，主要问题如下:

1) 压料芯回程带料。如图6所示： 预弯完成后，压料芯回程时因与预弯后的外板翻边面干涉而产生带料问题。经初步排查，压料位置及外板翻边高度等均符合设计要求。经进一步分析确认，压料芯回程带料的原因主要有以下几方面： ①外板定位不稳、包边过程中产生窜动；②因预弯力较大、外板包边后轮廓线向内偏移，如图7所示。

图6 压料芯回程干涉示意图

图7 包边轮廓线向内偏移

解决措施： ①检查优化外板定位，外板周圈的定位块与外板轮廓线控制在0.5 mm[5-6]；②调整预弯刀块高度，适当减小预弯力；③压料位置向内侧微调，减小干涉带料风险。

2) 外板包边后变形。如图8所示： 包边后外板A面产生变形。产生此问题的原因主要为： ①预弯角度过大；②压料不稳、外板有窜动。

图8 包边后外板变形

解决措施： ①修正预弯刀块角度，减小刀块向下的包边分力；②结合压料芯回程带料的风险综合分析，优化压料位置，并对压料芯进行研配提升。

经过以上的方案优化调整，最终包边模顺利投产应用，对批量生产效果进行跟踪确认，包边质量良好且稳定，满足精度及外观质量各项指标要求。

4 结论

对局部包边角度较大的某SUV尾门包边模进行了设计及应用效果确认，通过局部适当放大外板翻边角度、降低翻边高度，并采取全周圈压料芯和双驱动型预弯结构，达到了预期包边质量要求。为产品造型提供了更大的设计空间，为后期类似车型的设计及模具开发提供了一定的参考。