1 车门外板分类及存在问题
根据车型的造型风格，车门外板通常可分为两类：带窗框和不带窗框，如图1所示。从成形工艺方面考虑，带窗框的结构在保证零件表面质量方面更具挑战性，主要原因是窗框角部以及A面（外观面）存在外凸或内凹等特征，这些区域容易出现表面质量问题。为改善带窗框车门外板常见的上述问题，提出了新的工艺方法。
2 常规工艺和新工艺对比及分析
常规窗框式门外板的成形工艺通常为3道工序：OP10拉深→OP20修边与冲孔→OP30翻边、冲孔与整形，其中，OP10拉深工序是确保表面质量较为关键的工艺，如图2（a）所示。在工艺设计过程中，首先需要考虑冲压方向的选择，一般冲压方向以门把手轮廓及凸起特征区域的法向为基准，主要目的是最大程度地满足门把手及凸起特征区域板料均匀接触和成形的要求。由门把手及凸起特征引起的凹坑及光影变形问题，主要依靠OP10拉深工序进行控制，缺陷分析结果如图2（b）所示，凹坑区域共有4处，最大深度达到0.287mm，是需要重点优化的区域。
新工艺仍由3道工序组成，工序内容及冲压方向的选择原则与常规成形工艺保持一致，新工艺对拉深成形过程及触料时机进行了优化调整，以提升成形性能并改善零件表面成形质量。
（1）针对窗框角部的表面质量问题（见图2（b）中位置1）。通过在窗框凹陷区域进行工艺补充，将其抬升至与A面平齐，消除窗框内部与A面之间的高度落差所导致的应力分布不均问题。为解决此类因造型落差引起的应力不均问题，在模具设计阶段增加了双压边圈结构，如图3（a）所示。从图3（b）初步分析结果来看，虽然表面质量问题的影响范围和深度有所减小，但整体改善效果仍有限，需进一步优化。
（2）针对A面凸出特征和门把手窝周圈表面质量问题（见图2（b）中位置2、3、4），其主要成因是两者之间的高度落差较大。为改善此问题，优化成形过程，以达到减小落差的目的。具体方法是调整成形顺序，采用分步成形策略：首先成形门把手窝，再成形A面凸出特征，这种工艺改进在冲压单动机床上实现时，需要增加活动凸模结构以满足所需的成形要求，如图4（a）所示。从图4（b）分析结果可知，通过上述工艺改进，零件表面质量得到了提升，凹坑深度最大值由原来的0.287mm降至0.093mm。剩余的表面质量问题可通过适当减小A面凸出特征的高度及优化门把手窝的造型和深度，再结合加工制造阶段的精细化研合工艺加以解决。
3 技术原理及解析
结合上述分析，在拉深模设计中引入双凸模与双压边圈结构，以满足窗框式车门外板拐角区域表面质量及外凸造型筋成形的技术要求。针对窗框式车门外板的成形质量问题及其外凸特征成形条件，进行了工艺方案优化，改善了钣金冲压过程中常见的表面凹陷及光影扭曲、波浪等缺陷。以下对双压边圈机构和双凸模机构进行技术解析。
（1）双压边圈机构。在模具设计中，窗框内部下模设置内压边圈，上模对应位置设置上压料芯。下模外部压边圈则依靠机床顶杆顶出，其顶出高度与内压边圈保持一致。在模具闭合过程中，外部压边圈与上模压料面闭合，通过锁死筋将板料固定；同时窗框区域的内压边圈和上压料芯在氮气弹簧压缩作用下形成内部锁死筋，实现板料的内侧锁死。由此，内外压边圈可同步锁紧板料，直至模具完全闭合，完成零件成形。
（2）双凸模机构。区别于传统单动拉深模仅压边圈为活动组件的设计方式，该工艺将凸模也设计为活动件（由氮气弹簧驱动），在A面存在外凸特征时改变板料的成形过程。对于外凸特征区域，采用分体式设计：将其一部分设为固定凸模；另一部分设为活动凸模，与上模先闭合，以初步成形整体A面造型；然后随着机床滑块下行，固定凸模开始接触板料，并在模具最终闭合时完成局部外凸特征的成形。
模具结构及其组件截面结构如图5所示，主要功能组件包括活动凸模19、外压边圈20及上模活动压料芯7，用于实现整个成形过程。模具导向组件包括上活动压料芯导板8、下模箱体模座11、活动凸模导板22、压边圈导板21；力源组件包括机床顶杆12、氮气弹簧6、15、16。内、外压边圈平衡块9、10及限位块5、外压边圈墩死块13、活动凸模墩死块18以及安全螺钉4，用于保证模具在成形到底时的安全性与强度。综上所述，通过双压边圈与双凸模结构的应用，满足了对复杂窗框式车门外板高质量成形的需求，提升了表面质量与造型精度，为后续批量生产提供了可靠的技术支持。通过分解成形过程，从剖面视角可以更直观地了解模具结构中各相关组件的运动原理，如表1所示。由表1可知，模具在不同阶段的动作顺序和相互配合关系，为优化设计、问题排查及生产调试提供了理论依据和技术支持。
下模成形过程中的运动：下模箱体模座11锁附在机床滑块上，机床顶杆12驱动外压边圈20，在其导向组件压边圈导板21的作用下，将外压边圈顶起至高出活动凸模19约10~20mm，活动凸模19在氮气弹簧16的作用下处于顶起状态，其高度高出特征区固定凸模17约10mm，下模内压边圈14通过氮气弹簧15顶出，并与外压边圈20保持等高，内、外压边圈等高的设计可有效防止板料在模具上放置及闭合过程中出现起皱或变形等问题。
上模成形过程中的运动：上模板2锁附在机床上滑块1上，随其向下运动，上模活动压料芯7相对于上模板2凸出一定高度，该高度等于下模内、外压边圈的高度落差；随着上滑块下行，当上模板压料面与外压边圈20接触闭合时，上模活动压料芯7与下模内压边圈14同步闭合，此时机床顶杆12传递外部压料力，保证板料外圈被锁死；氮气弹簧6、15压缩后传递内压料力，确保板料内圈同样锁死。板料在充足的内、外压料力作用下进行拉深胀形，压边圈闭合完成后继续下行，板料在上、下模之间逐渐贴合活动凸模形状，即完成零件整体造型的初步成形；此时活动凸模19与上模板2闭合间隙为0，实现零件的整体造型。上、下模继续闭合，特征区固定凸模17开始接触板料，对局部外凸特征进行成形，当上模滑块行至下止点时，模具完全闭合，零件最终成形完成。成形完成后回程：成形结束后，机床滑块带动上模上行，各驱动组件（如顶杆、氮气弹簧等）恢复至初始状态，准备进入下一次冲压行程。
▍原文作者：王 才， 沈晨晨， 黄世朋
▍作者单位：长城汽车股份有限公司
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