某型汽車增強(qiáng)罩板沖壓工藝設(shè)計(jì)

何光春

四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院（四川都江堰 611830）

1 引言

汽車用增強(qiáng)罩板屬于內(nèi)支撐件，對(duì)其外觀要求并不苛刻，但制件上不應(yīng)存在成形不足、微裂紋等缺陷，因?yàn)檫@將對(duì)零部件或整臺(tái)汽車產(chǎn)生不良影響或安全隱患。所以，在制定工藝規(guī)程時(shí)，務(wù)必考慮制件使用的安全可靠性，當(dāng)然，也要兼顧模具裝備的成本效益[1～2]。

2 制件沖壓工藝性分析

圖1所示為某型汽車增強(qiáng)罩板，屬于內(nèi)飾件，其材料為冷軋?zhí)间摫“錝PCC（C≤0.15，Mn≤0.6，P≤0.1，S≤0.05，其余Fe），相當(dāng)于Q215A，料厚t=0.8mm，基本尺寸307.5×172×73.9mm。

制件三向封閉，x負(fù)向開口，由此模具設(shè)計(jì)成一模兩件，才能達(dá)到四向封閉，利于制件拉伸成形，不至于出現(xiàn)成形跑偏。以k線為準(zhǔn)，上部分側(cè)壁整體呈內(nèi)凹曲線，側(cè)壁與底面角度大致為95°，并再附加兩個(gè)內(nèi)凹型，如圖1右邊兩個(gè)圓圈所示；而其底部存在一個(gè)上凸?fàn)?。k線下部分側(cè)壁基本呈“直線”，也有兩個(gè)不規(guī)則內(nèi)凹，如圖1中k線下圓圈處所示；而底部圓圈處所示部分呈不同角度，將給“成形”產(chǎn)生復(fù)雜影響，因此使其與制件放置底面居于同一高度。另外，制件頂部也有內(nèi)凹和外凸形狀，同時(shí)，該制件各個(gè)位置也有不同形狀不同方位的開孔。

圖1 產(chǎn)品模型

3 制件沖壓工藝方案

汽車覆蓋件沖壓工序主要有落料、拉伸、修邊、翻邊、整形、沖孔及分離等。在制定沖壓工藝方案時(shí)，必須考慮模具制造難易程度和制造成本；同時(shí)也要注意工序數(shù)量和順序[3]，前者涉及到模具裝備總成本，后者會(huì)影響制件的沖壓質(zhì)量。

經(jīng)過對(duì)該制件形狀、結(jié)構(gòu)分析后，在沖壓成形有限元分析軟件的輔助下，確定沖壓工藝方案。

第一道工序（OP10）為拉伸成形工序，如圖2所示。從三維圖可以看出，成形工序設(shè)計(jì)時(shí)，首先要把數(shù)模上所有孔、開口等沿其當(dāng)前位置修補(bǔ)，同時(shí)也要把所有底面置于同一高度，便于壓料；圖2中虛線箭頭所示為拉延筋，其主要作用是增加進(jìn)料阻力和平衡制件周界進(jìn)料速度，有效防止成形不足、起皺等缺陷。經(jīng)計(jì)算，本工序的成形力約為95t，壓邊力約為31t，工作行程約為81mm。圖3所示為本制件拉伸成形工序件。

圖2 拉伸成形工序

圖3 拉伸成形工序件

第二道工序?yàn)樾捱?沖孔復(fù)合模，如圖4所示。本道工序包括3種工作動(dòng)作：①一是修邊，如圖4中TRIM所示，依據(jù)修邊線輪廓從拉伸件上去除“多余部分”，主要指成形工藝補(bǔ)充部分；②二是沖孔，如圖4中PI所示，即沖制與修邊方向一致的孔，它也是為了成形需要而封閉的孔洞；③三是切廢料，如圖4中WK所示，主要是由于汽車制件尺寸較大，修邊廢料中空時(shí)剛性差，不易卸去，因此，常設(shè)置廢料刀把不規(guī)則環(huán)形廢料按規(guī)定尺寸切成多段，在重力作用下滑落到廢料滑槽而進(jìn)入廢料搜集筐，因此，廢料刀位置布置必須考慮每段廢料的最大尺寸、重力點(diǎn)以及輪廓特征等。經(jīng)計(jì)算，本道工序所需沖壓力約為60t，壓料力約為3.5t。

圖4 修邊/沖孔復(fù)合工序

第三道工序?yàn)閺澢?整形，如圖5所示。本工序設(shè)置的主要原因如下：①一是由于制件局部形狀過于復(fù)雜，第一道拉伸工序無法達(dá)到制件形狀要求，因其可能會(huì)導(dǎo)致拉伸凸凹模形狀復(fù)雜，制造、修模難度大；②二是可能造成拉伸件起皺、開裂等缺陷；③三是局部位置存在成形負(fù)角。因此，在充分考慮各種成形影響因素的情況下，拉伸工序無法滿足制件最終形狀要求時(shí)，需要設(shè)置整形、彎曲、翻邊等附加成形工序。經(jīng)計(jì)算，本道工序所需沖壓力約為18t，壓料力約為3.5t。

圖5 彎曲/整形復(fù)合工序

第四道工序?yàn)榉蛛x/側(cè)沖孔復(fù)合工序，如圖6所示。本道工序包括兩個(gè)工作動(dòng)作：①一是側(cè)向沖孔，如圖6中C-PI所示，依靠斜楔把豎直沖壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閮A斜/角度沖壓力，達(dá)到?jīng)_制制件側(cè)壁或傾斜角度角度的孔洞的目的；②二是分離動(dòng)作，如圖6中SEP所示，通過切斷刀把制件一分為二，從而實(shí)現(xiàn)一模兩件。經(jīng)計(jì)算，本道工序所需沖壓力約為22t，壓料力約為1.5t。

圖6 分離/側(cè)沖孔復(fù)合工序

4 結(jié)論

結(jié)合汽車增強(qiáng)罩板的形狀特點(diǎn)，利用板料成形模擬軟件對(duì)拉伸成形進(jìn)行仿真，獲得第一道工序的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出修邊、沖孔、整形、分離等后續(xù)工序，主要結(jié)論如下：①拉伸工序作為汽車模具設(shè)計(jì)的首道工序，制件擺放方位、定位方式等至關(guān)重要，影響后續(xù)工序的難易程度；②修邊/沖孔工序中的廢料刀位置、布置方位嚴(yán)重影響是否順利脫料，同時(shí)，沖孔組合選擇也可影響凸模布置、壓料可靠性等；③基于工藝經(jīng)濟(jì)性原則，在拉伸成形無法滿足制件形狀要求時(shí)才考慮整形、翻邊等二次成形工序。