CN115415396A - 一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，包括以下步骤：将上模的最低点深度和与其对应的下模的最高点高度之间的距离与立体制件的拉延深度进行匹配，使拉延深度为下凸起一级面与上凸起顶端的距离，设置上模的深度范围为10～15mm的凹面，与下模对应的凸面进行配合，在平板毛坯上形成凸模补充面，更换模具进行二次冲压后，使上凸起根部前的边缘线将凸模补充面分隔成两部分。本发明工艺方法使拉延深度适中，控制了后续工作量大小，减少了汽车承载地板成型后破裂的风险，且冲压过程中成型的上凸起和平坦区的分界线形成的“U”型的角部的距离与压料面较近，避免了角部材料堆积较多而起皱和压料阻力过大使材料流入量不足而开裂的问题。

Description

一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，具体涉及一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法。

背景技术

后地板结构是车身的支承部分。在结构设计上，后地板结构应提供足够的强度和刚度，以保证车身的承载能力，因此，后地板横梁及纵梁结构的合理布置和搭接设计都非常重要。

后地板一般由后地板面板总成和后地板梁架总成组成，后地板面板的结构形式分为两种：一种是整体的，由底架的纵梁、横梁、中间传动凸起，后尾梁和边梁焊成的骨架，与地板面板焊接在一起，成为承载式车身底架；另一种是分为中底板和后地板的组合式，整个底架由两块或三块分地板焊接而成，车前端有两根纵梁与前围挡板、前地板、侧门槛边梁焊接在一起，车后开有两根纵梁，其前端绕过后轮罩与门开边梁焊接连接，后端与尾梁焊接连接，后尾梁有支承后行李箱地板的作用，后保险杠也固定在后尾梁上，有保护后部车身的作用。一般对于地板偏小、形状简单、冲压成型性比较好的后地板面板采用整体性结构；而对于地板偏大、形状复杂、冲压成型性较差的后地板应分为两块加工，及中底板本体和后地板本体。

汽车承载地板是后地板本体的重要汽车结构组件，主要用来作为备胎及各种小型工具的存放空间。根据汽车造型与功能的不同，所匹配的承载地板也各式各样。该零件结构起伏较大，拉延深度深，是考验冲压工艺水平的重要结构组件之一。

承载地板的成型主要通过拉延、修边冲孔、翻边整形、冲孔斜楔翻边等工艺实现。其中保证零件的成形工艺主要取决于拉延工序，拉延工序决定着零件的外观质量，也决定零件的尺寸精度。

在板料成形过程中，为控制材料的流动速度和流动方向，需要在压料面局部位置设置拉延筋。不同类型的拉延筋会造成板料形变区的形变程度大小和分布的不同，为了有效控制材料的流动，避免各种缺陷的产生，需要合理设计拉延筋的位置、形状和几何参数。拉延筋截面通常采用圆形、矩形和三角形等简单形状；按照拉延筋闭合与否，也可分为环拉延筋和线型拉延筋；可以是单条也可以是多条，其所在位置通常由凹模口线在压料面向外偏置一定距离得到。

拉延工序，即拉延，是一种使用凸模把板料冲挤入凹模，以形成具有凹模的模腔形状的立体制件的冲压方法，亦称拉深或深冲。

修边冲孔工序，即修边，是一种将为保证拉深成形而在冲压零件的周围增加的工艺补充部分和冲压件内部增加的工艺补充部分冲裁剪切掉的冲压工序；冲孔，将废料沿封闭轮廓从材料或工序件上分离的一种冲压工序，以在材料或工序件上获得需要的孔。

翻边整形工序，即翻边，指的是在坯料的平面部分或曲面部分上，利用模具的作用，使之沿封闭或不封闭的曲线边缘形成有一定角度的直壁或凸缘的成型方法；整形，是用整形模具将弯曲件或拉伸件不准确的地方压成准确的形状；或对表面有平整度要求的冲压件，用校平模将有拱弯、翘曲的平板冲压件压平。

如图1所示为某乘用车公司一款车型的承载地板，该零件包括平坦区4、位于平坦区4之间的上凸起1、位于上凸起1根部前的下凸起一级面2和下凸起二级面3和局部下沉区，且存在正反凸起型面，结构较一般承载地板更为复杂，极其考验工艺水平。由于承载地板形状复杂，拉延深度深，起伏大，且形状变化急剧，易导致不同部位对材料流入量的需求不同，使生产的零件易产生起皱、开裂等质量问题。所以该零件在成形过程中，如何让零件保持适当的材料流入量，避免成形过程中流入量不足或者过多而产生质量问题，显得尤为重要。

一般而言，决定零件的成形性主要集中于冲压工艺中的拉延工序。拉延工序涉及拉延模具的制作，拉延模具分为上模、下模和压边圈，通过制作拉延模具并使用拉延模具对坯料进行冲压形成相应的零件。拉延工序的型面分为压料面、凸模、凹模三大部分，通常分模线沿着型面的凸起侧壁与平面区的根部圆角进行分模。但是对于上图1中这种形状复杂的承载地板来说，常规拉延工艺无法保证该零件的成形性，会产生质量缺陷，而质量缺陷在汽车上是不允许存在的(为理解方便，需要说明的是，压料面是指凹模圆角半径以外的部分型面；凸模又叫冲针、冲头、阳模、上模等，凸模是模具中用于成型制品内表面的零件即以外形为工作表面的零件；凹模又叫型腔模具，是成型件外表面的工作零件，也即构成产品空间的零件；分模线一般由压料面决定，动模与定模合起来后，这时就会在动定模结合处的所有面产生一条线即为分模线；压边圈，在拉深过程中，为防止工件口缘部分失稳而起皱，在凹、凸模之间边缘部分设置的圈形压紧装置)。

针对这种复杂结构的承载地板零件，现有的工艺方法一般有两种；

方案一：如图2所示，在该方案的拉延工序中，以零件的总深度(也即上凸起1顶面最高点到零件最低点的距离)为拉延深度，方案一压料面5以零件下凸起二级面3为基准，所有形状在凸模的型面上，方案一分模线6沿零件外周轮廓形成，拉延完成后，经过修边冲孔工序，翻边冲孔整形斜楔整形工序得到如图3所示的成品零件。

该方案存在的问题是：承载地板的主要成形在拉延工序实现，后续工序仅修边冲孔及翻边整形，后续工序的安全系数高，不会有质量问题，成形的关键取决于拉延工序。但是拉延工序的拉延深度较深，且方案一分模线6沿外周进行，零件的复杂形状均处于凸模型面上，零件会由于过高的拉延深度而产生破裂，且上凸起1与平坦区4及下凸起的分界线成U型，方案一分模线6在U型的端口，离U型底角部区较远，压料面的阻力无法有效控制材料流入量，角部会因为材料流入过多而引起起皱甚至堆叠。

方案二：如图4所示，该方案的拉延工序，以零件的平坦区4为拉延压料面基准，所设拉延深度为平坦区4到上凸起1的顶端距离，与上凸起1形状的根部圆角作为方案二分模线7，经过修边冲孔工序，翻边冲孔整形斜楔整形工序以及对零件形状中的下凸起进行整形得到如图5所示的成品零件。

该方案存在的问题是：与方法一相比，拉延工序的拉延深度降低，不含零件下凸起部分的深度，零件的方案二分模线7在上凸起1及平坦区4的分界线上，可以有效的控制材料流入量，保证拉延工序的质量。但工序需要对下凸起部分进行整形，整形量过大，也会造成工序件破裂。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：针对形状结构较为复杂的汽车承载地板零件，如何对拉延工序的工艺参数进行设置，以控制冲压中的材料流入量，保证零件成型质量。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，包括以下步骤：

将平板毛坯放置于位于下模外沿的压边圈上，上模位于下模上方，上模的最低点深度和与其对应的下模的最高点高度之间的距离与立体制件的拉延深度进行匹配，拉延深度为下凸起一级面与上凸起顶端的距离。通过上模、下模和压边圈对平板毛坯进行冲压，冲压过程中，上模的深度范围为10～15mm的凹面，与下模对应的凸面进行配合，在平板毛坯上形成凸模补充面，更换上模和下模进行二次冲压，冲压后，在平板毛坯上形成上凸起、平坦区，并使上凸起根部前的边缘线能够将凸模补充面分隔成两部分，从而形成立体制件。

优选地，二次冲压后对立体制件进行修边处理和冲孔处理。

优选地，冲孔处理的冲孔模选用垂直修边冲孔模或斜楔修边冲孔模。

优选地，冲孔处理完成后，对立体制件进行翻边处理和整形处理。

优选地，整形处理后选用校平模对立体制件进行校平。

优选地，翻边处理后的立体制件的整体结构包括平坦区，设置于两平坦区之间的上凸起，设置于上凸起前根部的部分凸模补充面。

优选地，上凸起顶面设置有至少2个定位孔。

优选地，上凸起前侧面设置有至少2个过孔。

优选地，所述平坦区每侧表面上设置有至少2个加强筋和至少2个安装孔。

优选地，所述上模、下模和压边圈的模具制作步骤包括：

S1：设置上模的最低点深度和与其对应的下模最高点高度之间的距离，与立体制件的拉延深度进行匹配，确定拉延深度；

S2：在上模上设置深度范围为：10～15mm的凹面，凹面与下模的凸面进行匹配，并对凹、凸面四周进行平滑处理；

S3：对上模与对应的下模外边缘范围进行设置；

S4：使用数控机床将设计完成的上模、下模和压边圈模型进行加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

与方案一相比，本工艺的拉延深度较浅，减少了汽车承载地板成型后出现破裂的风险，且冲压过程中成型的上凸起和平坦区的分界线形成的“U”型的角部的距离与压料面(压料面指凹模圆角半径以外的部分型面)较近，避免了因距离过远而引起角部材料堆积较多而起皱的问题，也避免了压料面与下凸起一级面直线段的距离较近，而导致压料阻力过大使材料流入量不足而开裂的问题。

与方案二相比，本工艺拉延深度较深，控制了后续工作量大小，防止因工作量过大而导致的汽车承载地板成型后的破裂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术中的汽车承载地板板件整体结构示意图；

图2为本发明背景技术中方案一拉延深度示意图；

图3为本发明背景技术中方案一拉延工序件的结构示意图；

图4为本发明背景技术中方案二拉延深度示意图；

图5为本发明背景技术中方案二拉延工序件的结构示意图；

图6为本发明实施例汽车承载地板拉延模具的结构示意图；

图7为本发明实施例汽车承载地板拉延深度示意图；

图8为本发明实施例汽车承载地板的凸模补充面的示意图；

图9为本发明实施例汽车承载地板二次冲压示意图；

图10为本发明实施例汽车承载地板翻边处理后的立体制件的结构示意图。

图中：1-上凸起；11-定位孔；12-过孔；2-下凸起一级面；3-下凸起二级面；4-平坦区；41-加强筋；42-安装孔；5-方案一压料面；6-方案一分模线；7-方案二分模线；8-凸模补充面。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实施例中的部分相关工艺名词已在背景技术中进行了详细的阐释，后文中将直接引用，不再做详细赘述。

如图1所示，汽车承载地板包括平坦区4、位于两平坦区4之间的上凸起1、位于上凸起1前根部的下凸起一级面2和下凸起二级面3。

在本实施例中，一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，包括以下步骤：

如图7-9所示，将平板毛坯放置于位于下模外沿的压边圈上，上模位于下模上方，上模的最低点深度和与其对应的下模(本实施例中，上模为凹模，下模为凸模)的最高点高度之间的距离，与立体制件的拉延深度进行匹配，拉延深度为下凸起一级面2与上凸起1顶端的距离。通过上模、下模和压边圈对平板毛坯进行冲压，冲压过程中，上模的深度范围为10～15mm的凹面，与下模对应的凸面进行配合，在平板毛坯上形成凸模补充面8，更换上模和下模进行二次冲压，冲压后，在平板毛坯上形成上凸起1、平坦区，并使上凸起1根部前的边缘线能够将凸模补充面8分隔成两部分，从而形成立体制件(也即汽车承载地板的生产中间过程件，其具备部分汽车承载地板的结构)。

上述工艺方法与现有技术相比带来的效果是：

与方案一相比，本工艺的拉延深度较浅，减少了汽车承载地板成型后出现破裂的风险，且冲压过程中成型的上凸起1和平坦区4的分界线形成的“U”型的角部的距离与压料面(压料面指上模圆角半径以外的部分型面)较近，避免了因距离过远而引起角部材料堆积较多而起皱的问题，也避免了压料面与下凸起一级面2直线段的距离较近，而导致压料阻力过大使材料流入量不足而开裂的问题。

与方案二相比，本工艺拉延深度较深，控制了后续工作量大小，防止因工作量过大而导致的汽车承载地板成型后的破裂。

进一步地，二次冲压后对立体制件进行修边处理和冲孔处理，具体为：更换冲压机上的上模为修边模，对立体制件全周边缘上冲压形成毛刺和被上凸起1根部前的边缘线分隔的远离上凸起1的部分凸模补充面8进行切除和整修，保证立体制件全周边缘平滑，且方便后续的翻边处理和废料的滑落，更换冲压机上的修边模为冲孔模，对立体制件的板面进行定位，以使冲头能准确地接触板面上的开孔位置，在压边圈对板材的限位作用下，利用冲压机的滑块带动冲孔模移动，使冲孔模冲头对立体制件进行准确冲孔。

进一步地，在本实施例中，冲孔处理时，冲孔模选用垂直修边冲孔模或斜楔修边冲孔模，以满足立体制件上不同位置、形状和尺寸大小的开孔的需求。

进一步地，冲孔处理完成后，对立体制件进行翻边处理和整形处理，具体为：更换冲压机上的冲孔模为翻边模，对立体制件的平坦区4两侧外缘处进行压紧翻边，以形成竖直相下的整边，翻边完成后，更换冲压机上的冲孔模为翻边模，利用修边处理保留的部分凸模补充面8所补充的板料对立体制件进行整形，将立体制件弯曲拉伸不准确的地方压成准确的形状，以形成下凸起的一级面以下部分的结构。

进一步地，整形处理后还能够选用校平模对立体制件进行校平，具体为：将平坦区4平面的拱弯、翘曲处进行压平，满足汽车承载地板的平整度要求。

进一步地，如图10所示，翻边处理后的立体制件的整体结构包括平坦区4，设置于两平坦区4之间的上凸起1，设置于上凸起1前根部的部分凸模补充面8。汽车承载地板设置上凸起1的作用主要有以下几点：一是用作放置安装传动轴或排气管，二是可以提高汽车地板的纵向刚性，同时能够提升后地板的模态值，且上凸起1的腔体空间使汽车零部件的高度抬高，有利于避免在发生碰撞事故时与上述零部件的碰撞接触。

进一步地，如图10所示，上凸起1顶面设置有至少2个定位孔11，定位孔11是用于承载地板与其他零件连接时，为保证位置正确所用的孔，在本实施例中，定位孔11一般设置2个，通常是一个圆孔和一个腰形孔，且定位孔11平面尽量与主平面平行，不允许出现曲面和双斜面设计。

进一步地，如图10所示，上凸起1前侧面设置有至少2个过孔12，过孔12是为保证其他零件实现某些功能需要局部穿过承载地板零件，而又至于不影响承载地板的安装所设置的孔，在本实例中，过孔12选用作避让安装工具过孔12、避让零件过孔12或避让手掌过孔12，以保证导水管、卷收器等结构能够穿过过孔12进行安装。

进一步地，如图10所示，所述平坦区4每侧表面上设置有至少2个加强筋41和至少2个安装孔42，加强筋41一般指车身根据受力与承载要求，将钢板折出几何形状以增加强度的构件，所起作用主要是加强这些板件的强度和刚度，且降低了板件的厚度和重量，有利于实现整车的轻量化，本实施例中，加强筋41形状选用“I”型，沿汽车承载地板面纵向设置，以加强纵向的冲击力的承载能力；安装孔42是主要为车身上安装汽车底盘、内饰和配件所需要的孔，与安装的标准件配套，大小形状根据用途由标准件来决定，本实施例中，一般选用圆孔或长孔两种类型，圆孔的位置要求非常严格，在安装配件时一般没有调节余量，而长孔的外形一般被设计成由一个正方形和两个半圆组成，这样会保证安装配件时有一定的调节余量，从而能够使配件准确而方便的安装在车身上。

进一步地，所述上模、下模和压边圈的模具制作流程包括以下步骤：

S1：如图7所示，将上模的最低点深度和与其对应的下模最高点高度之间的距离与立体制件的拉延深度进行匹配，使冲压后的拉延深度为下凸起一级面2与上凸起1顶端的距离；

S2：如图8所示，在上模上设置深度范围为：10～15mm的凹面，凹面与下模的凸面进行匹配，并对凹、凸面四周进行平滑处理，使冲压后能够在平板毛坯上形成凸模补充面8；

S3：如图9所示，将上模与对应的下模的外缘范围进行设置，使二次冲压后的上凸起1根部前的边缘线能够将平板毛坯上的凸模补充面8分隔成两部分；

S4：使用数控机床将设计完成的上模、下模和压边圈模型进行加工，得到相应的上模、下模和压边圈。

由此可知，本发明的实施例承载地板的冲压加工流程如下：

将平板毛坯放置于位于下模外沿的压边圈上，上模位于下模上方，上模的最低点深度和与其对应的下模的最高点高度之间的距离，与立体制件的拉延深度进行匹配，拉延深度为下凸起一级面2与上凸起1顶端的距离。通过上模、下模和压边圈对平板毛坯进行冲压，冲压过程中，上模的深度范围为10～15mm的凹面，与下模对应的凸面进行配合，在平板毛坯上形成凸模补充面8，更换模具进行二次冲压，冲压后，在平板毛坯上形成上凸起1、平坦区，并使上凸起1根部前的边缘线将凸模补充面8分隔成两部分，更换冲压机上的上模为修边模，对立体制件全周边缘上因冲压形成毛刺和被上凸起1根部前的边缘线分隔的远离上凸起1的部分凸模补充面8进行切除和整修，更换冲压机上的修边模为冲孔模，对立体制件的板面进行定位，以使冲头能准确地接触板面上的开孔位置，在压边圈对板材的限位作用下，利用冲压机的滑块带动冲孔模移动，使冲孔模冲头对立体制件进行准确冲孔，更换冲压机上的冲孔模为翻边模，对立体制件的平坦区4两侧外缘处进行压紧翻边，以形成竖直相下的整边，翻边完成后，更换冲压机上的冲孔模为翻边模，利用部分凸模补充面8所补充的板料对立体制件进行整形，将立体制件弯曲拉伸不准确的地方压成准确的形状，以形成下凸起的一级面以下部分的结构，已形成完整结构的汽车承载地板。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：将平板毛坯放置于位于下模外沿的压边圈上，上模位于下模上方，上模的最低点深度和与其对应的下模的最高点高度之间的距离与立体制件的拉延深度进行匹配，使拉延深度为下凸起一级面(2)与上凸起(1)顶端的距离，通过上模、下模和压边圈对平板毛坯进行冲压，冲压过程中，上模的深度范围为10～15mm的凹面，与下模对应的凸面进行配合，在平板毛坯上形成凸模补充面(8)，更换模具进行二次冲压，冲压后，在平板毛坯上形成上凸起(1)、平坦区(4)，并使上凸起(1)根部前的边缘线将凸模补充面(8)分隔成两部分，形成立体制件。

2.如权利要求1所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述二次冲压后对立体制件进行修边处理和冲孔处理。

3.如权利要求2所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：冲孔处理的冲孔模选用垂直修边冲孔模或斜楔修边冲孔模。

4.如权利要求1所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述冲孔处理完成后，对立体制件进行翻边处理和整形处理。

5.如权利要求4所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述整形处理后选用校平模对立体制件进行校平。

6.如权利要求1所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述翻边处理后的立体制件的整体结构包括平坦区(4)，设置于两平坦区(4)之间的上凸起(1)，设置于上凸起(1)前根部的凸模补充面(8)。

7.如权利要求6所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述上凸起(1)顶面设置有至少2个定位孔(11)。

8.如权利要求6所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：上凸起(1)前侧面设置有至少2个过孔(12)。

9.如权利要求6所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述平坦区(4)每侧表面上设置有至少2个加强筋(41)和至少2个安装孔(42)。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种汽车承载地板的冲压拉延工艺方法，其特征在于：所述上模、下模和压边圈的模具制作步骤包括：

S1：设置上模的最低点深度和与其对应的下模最高点高度之间的距离，与立体制件的拉延深度进行匹配，确定拉延深度；

S2：在上模上设置深度范围为：10～15mm的凹面，凹面与下模的凸面进行匹配，并对凹、凸面四周进行平滑处理；

S3：对上模与对应的下模的外边缘范围进行设置；

S4：使用数控机床将设计完成的上模、下模和压边圈模型进行加工。

Images