油箱支架沖壓工藝優(yōu)化

朱盛舉，喻偉

（襄陽東昇機(jī)械有限公司，湖北襄陽 441004）

1 引言

組成白車身的沖壓件非常多，各個(gè)部位的制件，根據(jù)尺寸大小和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，沖壓工藝也不盡相同。四門兩蓋、側(cè)圍、地板、前圍板等大型制件會采用多機(jī)串聯(lián)機(jī)器人搬運(yùn)模式進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)；A、B、C柱、橫梁等梁類制件會采用多工位組合單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)模式提高生產(chǎn)效率；除了以上中大型制件，還有很多小制件，這些小沖壓件中部分可以通過連續(xù)模沖壓提高生產(chǎn)效率。但還有部分小制件形狀怪異，沖壓角度變化大，且制件尺寸較小，不便于利用各種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)工序的復(fù)合，只能通過單工序工藝實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致沖壓工序一般比較長，生產(chǎn)效率低。隨著汽車行業(yè)的競爭越來越激烈，為了降低整車成本，小制件的沖壓工藝優(yōu)化也顯得尤為重要。本文針對一種V型幾字截面并帶有向外翻邊的油箱支架制件進(jìn)行工藝優(yōu)化分析，減少沖壓工序，減低制造成本。

2 制件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1為某汽車油箱支架圖。制件材質(zhì)：HC340LA，料厚1.0mm，外形尺寸220×130×87mm。該制件主形狀為V型，半封閉帶法蘭，頭部有向外側(cè)的兩個(gè)翻邊，翻邊與法蘭面成較大角度。

圖1 制件圖

3 工藝方案分析

根據(jù)制件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，頂部型面與法蘭面趨勢一致，法蘭面頂部圓角小，法蘭頂部缺口所在型面為弧面，需多次修邊完成?；诠?jié)省材料的考慮，可以考慮兩頭敞口拉伸成形，法蘭面光順處理后作為壓料面，拉伸后進(jìn)行修邊、沖孔、整形法蘭面、翻邊等工序。

（1）方案一。拉伸、修邊、修邊沖孔，修邊，整形，側(cè)翻邊的沖壓工藝。

a.為了保證制件形狀容易實(shí)現(xiàn)，需要在拉伸工序盡可能把制件形狀做出來。

b.為了便于外翻邊處修邊，翻邊面展開后做在壓料面上，如圖2所示。

c.圓圈內(nèi)的修邊角度不一致，需要3次修邊實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

圖2 翻邊修邊

圖3 3次修邊

d.采用斜楔實(shí)現(xiàn)端部翻邊。此工藝方案一共6道工序，需要6臺機(jī)床對應(yīng)生產(chǎn)，如果生產(chǎn)線沒有足夠的設(shè)備，沖壓工序件需要滯留轉(zhuǎn)運(yùn)，使得生產(chǎn)成本增加。最后側(cè)翻工序需要斜楔實(shí)現(xiàn)，模具成本較高。

方案一具體工藝如圖4所示。

圖4 方案一沖壓工藝圖

（2）方案二。落料、拉伸、整形翻邊、沖孔整形的沖壓工藝。

方案一中修邊工序需要3次，多次修邊工序?qū)е庐a(chǎn)生接刀毛刺風(fēng)險(xiǎn)大，最后工序側(cè)翻工藝復(fù)雜，模具成本高。為了解決這些問題，需要采取必要的對策。

為了消除方案一中的各個(gè)缺點(diǎn)，需考慮新的沖壓工藝方案。該制件形狀基本對稱，考慮用落料后再拉伸及整形工藝。具體工藝如圖5所示。

圖5 方案二沖壓工藝圖

方案二中拉伸后沒有修邊工序，為了保證制件邊界精度穩(wěn)定，拉伸過程必須穩(wěn)定可靠，壓料面的選取如圖6所示，壓料面形狀設(shè)計(jì)成平滑的V形，制件最終法蘭在整形工序中壓出。同時(shí)拉伸模具結(jié)構(gòu)上需做些處理，如定位方式，壓邊圈的壓力源的選取，確保成形過程的穩(wěn)定性。

圖6 方案二壓料面

整形和翻邊工序的合并，需要合理的調(diào)整沖壓角度。通過CAE分析，不斷調(diào)整沖壓角度，使材料流動(dòng)順暢，翻邊過程能夠順利實(shí)現(xiàn)，CAE分析過程如圖7所示。

最后沖孔工序增加了對翻邊處的整形，可以確保翻邊角度精度，保證制件質(zhì)量穩(wěn)定。

4 模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

拉伸壓料面為V型，常規(guī)定位塊進(jìn)行邊定位，料片在沖壓過程中會受到震動(dòng)傾倒，拉伸后制件跑偏，導(dǎo)致邊線位置超差。為了避免質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，通過浮動(dòng)定位塊來托平料片，拉伸過程中，材料壓著定位塊向下彎曲直至脫離定位塊，防止料片跑偏。如圖8所示。

采取氮?dú)鈴椈勺鳛槔旃ば虻膲毫υ?，避免設(shè)備氣墊壓力波動(dòng)造成材料流動(dòng)不均，導(dǎo)致制件剪邊不良。

圖7 CAE分析過程圖

圖8 浮動(dòng)定位塊

5 結(jié)論

通過對比分析，最終采用方案二的沖壓工藝。方案二比方案一減少了兩道工序，減少了模具投入成本和制件生產(chǎn)成本，且落料時(shí)可以局部套裁，拉伸后無需修邊，使得材料利用率比方案一的方板拉伸提升很多；整圈落料工藝還減少了方案一中因多次修邊產(chǎn)生的接刀不齊及毛刺風(fēng)險(xiǎn)；制件法蘭整形和端頭翻邊通過沖壓角度優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)一次成形完成，材料流動(dòng)順暢，減少了側(cè)翻邊斜楔的投入；通過最后沖孔整形工序，確保翻邊面型精度。最終通過對模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，保證了落料后直接拉伸成形制件的穩(wěn)定性。對類似的制件成形工藝具有參考作用。