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轉(zhuǎn)發(fā)自：模具工業(yè)

作者：王沖1，李貴2，張學(xué)文賈雪1 （l.北京汽車集團(tuán)有限公司，北京101300； 2·武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢430081）

沖壓SE工作貫穿于新車開發(fā)的全過程，從了解對(duì)標(biāo)車的關(guān)鍵零件制作工藝開始，到量產(chǎn)車的制作完成，都需要沖壓工藝人員的參與。沖壓工藝人員主要解決車身零件的沖壓工藝問題，快速有效地解決車身設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各種問題，是縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本的保證。

為此運(yùn)用DFM(design for manufacturability)方法，將沖壓工藝研究與計(jì)算機(jī)輔助工程相結(jié)合，提出沖壓同步工程的概念。沖壓SE要求沖壓工藝人員與零件開發(fā)人員一一起集成的、同步參與汽車設(shè)計(jì)，從開始就考慮到從概念成形到樣車制作的所有因素，包括零件質(zhì)量、制造成本、使用材料、進(jìn)度計(jì)劃及用戶需求，通過與相關(guān)部門人員的良好協(xié)作及信息的及時(shí)交流，使生產(chǎn)工藝性問題在研發(fā)階段得到解決。

現(xiàn)通過詳細(xì)闡述沖壓SE在汽車開發(fā)過程中各個(gè)階段的主要工作內(nèi)容及任務(wù)，就沖壓SE工作如何用于指導(dǎo)車身關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)提出建議。

2、沖壓的工作目標(biāo)

車身開發(fā)在整車開發(fā)中是非常關(guān)鍵的，沖壓SE 是對(duì)車身零件開發(fā)及其相關(guān)過程進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種工作模式。沖壓SE在縮短模具開發(fā)周期、降低零件生產(chǎn)成本、提升零件質(zhì)量、保證開發(fā)效率等方面發(fā)揮著重要作用，圖1所示為沖壓SE的主要工作目標(biāo)。沖壓SE工作主要從以下3個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)具體目標(biāo)。

圖1沖壓SE主要工作目標(biāo)簡(jiǎn)圖

（1）沖壓SE改善沖壓工藝性。零件設(shè)計(jì)人員因?qū)_壓工藝知識(shí)缺乏，車身沖壓零件設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致在后續(xù)模具開發(fā)中存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，或是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而沖壓SE可以提前發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)的不合理性，優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改善零件的工藝成形方案，可有效避免后期因零件設(shè)計(jì)改動(dòng)而造成零件開發(fā)周期長，成本過高，有效提高生產(chǎn)效率。

（2）沖壓SE提高材料利用率。零件結(jié)構(gòu)的合理定義可以實(shí)現(xiàn)零件各部位結(jié)構(gòu)的實(shí)用性以及較高的材料利用率，在沖壓SE過程中，可借助c黼分析軟件對(duì)零件定義材料性能和尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度條件下以期獲得最經(jīng)濟(jì)最實(shí)用的材料牌號(hào)以及最高的材料利用率，以降低零件在量產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)成本。

〈3）沖壓SE實(shí)現(xiàn)制造工藝性驗(yàn)證。工藝方案的穩(wěn)定性是確定零件制造工藝驗(yàn)證中的重要一環(huán)，通過沖壓SE可以從沖壓設(shè)備、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)方式等多種影響因素進(jìn)行綜合考慮以確定零件生產(chǎn)方案，優(yōu)化車身零件制造工藝，以減少模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

3沖壓SE具體應(yīng)用流程

沖壓SE工作是針對(duì)所需制造的零件能否滿足

量產(chǎn)要求而展開的同步分析，在整車開發(fā)過程的工作內(nèi)容主要分為4個(gè)階段，即對(duì)標(biāo)車分析階段、造型設(shè)計(jì)階段、零件工程化階段和樣車制作階段。在整個(gè)開發(fā)周期中，沖壓SE工作對(duì)車身零件的設(shè)計(jì)優(yōu)化起著關(guān)鍵作用。圖2所示為沖壓SE在整車開發(fā)過程中的應(yīng)用流程圖。

新車開發(fā)前期介入沖壓SE，對(duì)零件設(shè)計(jì)初期進(jìn)行成形性分析和模具工程預(yù)分析，及早發(fā)現(xiàn)制造工藝及成本問題，對(duì)造型及關(guān)鍵特征進(jìn)行合理優(yōu)化。

在零件工程化階段，依據(jù)具體數(shù)據(jù)從零件品質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、可操作性、制造成本等因素出發(fā)，對(duì)關(guān)鍵零件的成形性及工藝性進(jìn)行審查，提出工程更改申請(qǐng)書(ECR) ,及時(shí)反饋給零件設(shè)計(jì)部門，并跟蹤零件結(jié)構(gòu)變更后的狀態(tài)進(jìn)行分析。

經(jīng)過與零件工程師進(jìn)行技術(shù)交流，使零件結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。在樣車制作階段，沖壓SE主要是驗(yàn)證零件成形性，評(píng)估量產(chǎn)可行性。對(duì)于存在成形缺陷的零件需要分析問題產(chǎn)生的原因并判斷量產(chǎn)時(shí)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提出進(jìn)一步優(yōu)化零件設(shè)計(jì)的建議。

在整車開發(fā)過程中通過幾輪沖壓SE分析，車身零件的工藝性會(huì)得到最大程度的優(yōu)化，使零件量產(chǎn)時(shí)的調(diào)試成功率顯著提高。同時(shí)經(jīng)過不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，以零件為單位建立一個(gè)豐富智能的沖壓SE 數(shù)據(jù)庫，以供后續(xù)新車開發(fā)中零件設(shè)計(jì)及沖壓SE工作作為參考。

4汽車側(cè)圍外板案例分析

以某車型的側(cè)圍外板為例說明如何通過沖壓 SE實(shí)現(xiàn)優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)的過程，并提出具體的優(yōu)化方案。

4 · 1零件介紹

圖3所示為某側(cè)圍外板零件，零件材料為 DC06，料厚為0·7mm，擬采用自動(dòng)化方式進(jìn)行生產(chǎn)?，F(xiàn)從沖壓SE的開發(fā)思路對(duì)零件沖壓成形性、工藝方案、材料性能及利用率等方面進(jìn)行優(yōu)化分析。

4·2沖壓CAE建模與分析

采用沖壓CAE軟件Autoform4 ·4版本對(duì)零件的沖壓工藝方案進(jìn)行建模，并對(duì)其沖壓成形性進(jìn)行仿真模擬。初始設(shè)定的坯料形狀及尺寸如圖4所示，初始具體的成形模擬參數(shù)設(shè)置：壓邊力為2 200 kN：壓邊圈行程設(shè)為225 mm；摩擦因數(shù)為0 ·巧：最小單元尺寸為1.5 mm

圖4零件坯料形狀尺寸

圖3 零 件

通過對(duì)坯料尺寸、拉深筋形狀及位置、工藝補(bǔ)充面、壓料力等沖壓成形工藝條件和參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，經(jīng)多次模擬分析，直至最佳的材料流動(dòng)，以達(dá)到最大限度成形出合格拉深件的目的。圖5所示為板料成形后的拉深件示意圖。

修邊線拉深后坯料線材料流動(dòng)控制點(diǎn)坯料線

材料流動(dòng) 材料流動(dòng)控制點(diǎn) 控制點(diǎn)材料流動(dòng)控制點(diǎn) 最大減薄量

圖5成形后拉深件示意圖 圖7減薄率示意圖4，3成形缺陷判定 進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)。側(cè)圍外板屬于外觀件，成形后的沖利用CAE分析軟件的后處理功能對(duì)板料拉深 擊痕和滑移線需要判定，結(jié)果如圖8、圖9所示。

成形效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖6、圖7所示，圖6中A以處 圖8、圖9可以看出沖擊痕未出現(xiàn)在零件A級(jí)區(qū)域，

破裂。 滑移線寬度未超出零件圓角區(qū)域，因此不會(huì)影響零件外觀效果，此類缺陷可以忽略。

4．4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

根據(jù)上述拉深成形模擬分析結(jié)果，可以看出零件的主要缺陷為減薄、開裂，解決此類缺陷的一般方法為：加大局部特征圓角，增加局部側(cè)壁斜度。以圖6中c、D兩處缺陷為例，對(duì)零件局部結(jié)構(gòu)制定

圖6拉深成形效果圖 改進(jìn)對(duì)策，c面加大如圖10中白線所示，側(cè)壁傾斜角度加大，由8mm更改為R15mm D處缺隋白色

根據(jù)成形結(jié)果，由于零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，多 圓角漸漸加大，由RIOmm加大到R15mm，如圖I l

處局部發(fā)生破裂，為消除缺陷需要對(duì)零件局部特征 所示，其余缺陷處局部改進(jìn)措施類似。

側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)經(jīng)過上述改進(jìn)后，沖壓工藝缺陷消除。圖14所示為零件改進(jìn)后拉深成形效果，開裂現(xiàn)象完全消失；圖巧所示為零件改進(jìn)后減薄率示意圖，零件最大減薄量僅為16·39％。沖壓SE工作為零件生產(chǎn)提供了一定的工藝依據(jù)，避免了后期在模具制造時(shí)，因設(shè)計(jì)改動(dòng)造成零件開發(fā)周期延長，成本增高的風(fēng)險(xiǎn)，取得了良好的效果。

C面加大圖10 C處缺陷改進(jìn)對(duì)策示意圖

圖11 D處缺陷改進(jìn)對(duì)策示意圖

根據(jù)沖壓工藝修邊可行性準(zhǔn)則，對(duì)零件邊界進(jìn)行工藝檢查，發(fā)現(xiàn)兩處邊界需要調(diào)整，按灰色橢圓所示調(diào)整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm，后門洞邊界同樣檢查調(diào)整，如圖12所示。圖13所示也按灰色橢圓所示調(diào)整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm

邊界調(diào)整

圖12零件邊界1調(diào)整示意圖

3

邊界調(diào)整 沖滿0瞓協(xié)，粼到燈坳琊驍醞硐@姊

。西這的0密、喔》@以0韋這堡聲磊，蓀襠生尋每#船汕《

圖13零件邊界2調(diào)整示意圖

圖14 改進(jìn)后零件拉深成形效果圖

o，

最量

圖巧改進(jìn)后零件減薄率示意圖

5結(jié)束語

沖壓成形是車身覆蓋件制造過程中應(yīng)用最廣泛的工藝之一，如果在車身開發(fā)前期的造型沒計(jì)階段、零件工程化階段及樣車制作階段不能充分考慮沖壓工藝的影響，在后期模具制造時(shí)，會(huì)導(dǎo)致零件制造工藝復(fù)雜，甚至無法制造模具的問題。此時(shí)若大幅度改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)零件，將嚴(yán)重影響整車開發(fā)進(jìn)度，增加開發(fā)成本。

在汽車車身開發(fā)過程中應(yīng)用沖壓SE，有利于縮短車身開發(fā)周期，提高零件質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本以及實(shí)現(xiàn)制造的柔性化，快速響應(yīng)市場(chǎng)變化以提高在汽車市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。同步工程是汽車企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求生存、求發(fā)展的一種有效方法，也是國內(nèi)盡快吸收、消化國外先進(jìn)技術(shù)，迅速提高自主設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的必要手段。

余健1，向，心海

（1.浙江嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院，浙江嘉興314001； 2．浙江嘉興海鯤模具廠，浙江嘉興314001）

摘要：以U形支承件彎曲為例，分析了彎曲成形工藝，針對(duì)外觀件不能有明顯壓痕和拉絲痕的特點(diǎn)，將凹模設(shè)計(jì)成圓柱滾子結(jié)構(gòu)，實(shí)踐證明這種結(jié)構(gòu)可以減小彎曲時(shí)的摩擦阻力，降低摩擦熱量，延長模具笨件的使用壽命，保證成形零件的質(zhì)量，對(duì)類似零件的成形提供一定的參考作用。關(guān)鍵詞：U形彎曲；圓柱滾子；沖壓中圖分類號(hào)：TG386．31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)石馬：B文章編號(hào)：1001一2168（2016）03一m34一03 DOI：10」6787/j．cnki．1001一216& dmi．2016．03．009

Design Of bending die for U-shaped supporting part

YU Jian，GAO Zhi-hai

(). Department of Mechanical and Electrical Engineering，Jiaxing Nanyang Polytechnic

Institute，Jiaxing，Zhejiang 314001，China; 2.Zhejiang Jiaxing Haikun Die & Mould Factory， Jiaxing，Zhejiang 314001，China)

Abstract: The bending forming process Of a U-shaped supporting part was analyzed. In View Of the requirement Of part，s appearance without obvious indentation and drawing mark，the die was designed a cylindrical roller. The practice proved that the structure reduced the friction and heat，improved the service life of the die and ensured the forming quality Of parts.

曲模。由于材料較厚，且對(duì)外部彎曲面的質(zhì)量要求

沖壓工藝設(shè)計(jì)包括沖壓件的成形性分析和沖 較高，普通U形彎曲模雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但成形的零

壓成形方案的確定，良好的沖壓工藝性和合理的工 件質(zhì)量難以控制，廢品率較高，決定通過改進(jìn)凹模

藝方案在延長模具零件使用壽命的同時(shí)可獲得質(zhì)量穩(wěn)定的零件卩]。圖1所示零件為U形支承件，材料 結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)U形彎曲模。

為45鋼，料厚為7，8 mm,原工藝采用普通單工序模 2工藝分析生產(chǎn)，分別為：D落料、沖孔復(fù)合模：2普通U形彎

從圖1可以看出，零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在落料沖孔后就是U形彎曲。由于零件為外觀件，對(duì)外側(cè)外觀要求較高，不得有壓傷、壓痕及彎曲時(shí)所產(chǎn)生的拉絲

事模具設(shè)計(jì)與制造的教學(xué)和研究工作。 痕等缺陷。零件材料厚度達(dá)到7，8 mm,如采用普通

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