聚氨酯壓料技術在車門外板修沖模具的應用

文／佟鑫，劉尚，賈曉峰，閆佳奇·中國第一汽車股份有限公司工程技術部

李鵬宇·中國第一汽車股份有限公司紅旗制造中心繁榮廠區沖壓車間

目前，周期、質量、成本成為了汽車行業競爭的三大核心要素，縮短項目周期、提高整車質量、降低開發成本是所有車企的共同目標。從聚氨酯壓料技術在車門外板修沖模具的實際應用中發現，其可以縮短項目周期、提升產品質量、簡化點檢維護工作內容，從而實現了周期、質量和成本的多重優化和提升。因此，聚氨酯壓料技術是新車型模具未來開發的一種技術趨勢。

近年來，隨著各個車企的發展，汽車行業的競爭日益激烈。在所有的競爭因素中，周期、質量及成本是汽車行業競爭的三大核心要素，縮短項目周期、提高整車質量、降低開發成本是所有車企的共同目標。

周期是三大競爭核心要素之一，新車型的開發周期越短，車型更新換代速度則越快，企業的市場競爭力就越高。生準周期，即生產準備周期，是指沖壓模具從加工啟動到量產啟動的周期。從圖1 合資與自主品牌周期對比圖可以看出，合資品牌的生準周期為20 個月，自主品牌生準周期為16 個月，對比合資品牌縮短了4 個月，減少了1/5 的周期。然而，為實現16 個月的生準周期，需要從各個階段對周期進行壓縮。在整個生準周期中，模具調試占生準周期的1/5，對于生準周期的影響巨大。縮短模具調試周期是縮短生準周期的首要與重要途徑。

圖1 合資與自主品牌周期對比圖

目前沖壓模具壓料板的材質均為金屬材質，模具廠家采用研配的方式來保證壓料面的著色率。但是，金屬壓料板存在加工成本高、工作強度大、研配周期長的缺點，同時金屬壓料板對零件的尺寸和面品均有影響。隨著各個廠家對成本、質量與周期三方面的要求越來越高，金屬壓料板越來越無法滿足現在項目的需求。

后車門外板的工藝規劃

圖2 為后車門外板零件示意圖，該零件形狀尺寸 為1154mm×730mm， 材 質 為FC180/340HE+Z-50/50-O5，料厚為0.7mm，板料為梯形料，尺寸為(上底2020mm/下底3050mm)×990mm。

圖2 車門外板零件示意圖

圖3 為后車門外板工藝規劃圖，后車門外板采用左右件拼接拉延方式，共分為五序完成，包括OP10拉延，OP20 修邊側修邊沖孔，OP30 修邊側修邊沖孔，OP40 翻邊整形以及OP50 翻邊側翻邊。其中第三序修邊沖孔模具采用的是聚氨酯壓料技術。

圖3 車門外板工藝規劃圖

聚氨酯壓料技術的模具結構

圖4 為OP30 工序聚氨酯壓料板示意圖，壓料板由兩個部分組成，工作部分和結構部分。圖中主體綠色的部分為結構部分，此部分與普通模具一致，仍為金屬材質，圖中橙色部分為工作部分，此部分為聚氨酯材質。

圖5 為OP30 修沖模具截面示意圖，深藍色部分為下模的修邊凸模，黃色部分為上模修邊鑲塊，安裝在上模模座上，淺藍色部分為工作部分的聚氨酯壓料塊，與紅色的結構部分金屬壓料板通過螺釘、粘接方式結合在一起。

圖5 修沖模具截面示意圖

工作時將工序件放在下模凸模上，由下模定位銷固定住工序件，上模模座受壓機滑塊作用向下運動，上模壓料板的聚氨酯壓料塊因高出上模修邊鑲塊先與下模凸模上的工序件接觸。上模修邊鑲塊跟隨上模模座繼續向下運動，壓料板與上模模座相對滑動，同時受機床上氣墊作用，聚氨酯壓料塊壓緊工序件，上模修邊鑲塊與下模凸模共同作用切割板料，所產生的廢料由彈頂銷頂出，進而由下模廢料滑道滑出模具。切斷板料后上模修邊鑲塊在上模模座帶動下開始回退，然后上模壓料板與上模修邊鑲塊同時跟隨上模模座回退，上模復位恢復起始狀態。

聚氨酯壓料技術的應用

圖6 為后車門外板OP30 修沖模具實物圖，圖中淺黃色部分即為聚氨酯壓料塊，上模模座、修邊鑲塊、壓料板其他部分與正常模具一致。

圖7 為OP30 工序件著色示意圖，后車門外板OP30 工序件著色率接近于100%。圖8 為OP30 工序件局部著色示意圖，聚氨酯壓料板壓料區域著色均勻，并無著色不佳區域。

圖7 OP30 工序件著色示意圖

圖8 OP30 工序件局部著色示意圖

聚氨酯壓料技術的優勢

通過本車型聚氨酯壓料與以往車型金屬壓料研配周期的對比，聚氨酯壓料的研配周期遠遠低于金屬壓料的研配周期。從圖9 的聚氨酯壓料與金屬壓料研配周期對比圖可以明顯看出，普通金屬壓料研配周期需要15個班次，聚氨酯壓料研配周期則只需要3個班次，是金屬壓料研配周期的1/5，極大程度縮短了模具的研配周期。

圖9 聚氨酯壓料與金屬壓料研配周期對比圖

采用聚氨酯壓料技術的后車門外板，其手扣區域面品質量如圖10 所示，經質保AUDIT 評審，此處缺陷等級為C 級，按照以往經驗，通常車型此處的缺陷等級為C1。也就是說，聚氨酯壓料技術實現了后車門外板手扣區域面品質量的提升。圖11 為采用聚氨酯壓料技術的后車門外板整車面品示意圖，從圖中可以看出，其表面光影順滑，無明顯突變。

圖10 后車門外板手扣區域單件面品示意圖

圖11 后門外板手扣區域整車面品示意圖

此外，采用聚氨酯壓料技術的修沖模具，在制造調試完成后，量產階段點檢維護的工作內容相比金屬壓料技術也要簡化許多。在無人為因素的影響下，幾乎可以做到“免點檢維修”。其點檢維護工作內容可參考表1。

結束語

聚氨酯壓料技術相對傳統金屬壓料技術具有明顯的優勢，在項目周期方面，采用聚氨酯壓料技術的模具，研配周期為3 個班次，是金屬壓料技術研配周期的1/5，很大程度縮短了模具的研配周期；在產品質量方面，采用聚氨酯壓料技術的后車門外板，其手扣區域的缺陷等級為C，對比以往車型，其手扣區域的面品質量實現了提升；在點檢維護方面，采用聚氨酯壓料技術的模具量產階段的點檢維護，相比金屬壓料技術實現了工作內容的簡化，幾乎可以做到“免點檢維修”。綜上所述，聚氨酯壓料技術通過自主車型的實際應用，在項目周期、產品質量、點檢維護等方面均實現了優化提升，是新車型模具開發的一種技術趨勢，為企業的競爭與長期發展提供了技術支持與創新。