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轉發(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(chē)集團有限公司，北京101300； 2·武漢科技大學(xué)機械自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢430081）

沖壓SE工作貫穿于新車(chē)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，從了解對標車(chē)的關(guān)鍵零件制作工藝開(kāi)始，到量產(chǎn)車(chē)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(chē)身零件的沖壓工藝問(wèn)題，快速有效地解決車(chē)身設計過(guò)程中出現的各種問(wèn)題，是縮短開(kāi)發(fā)周期和降低開(kāi)發(fā)成本的保證。

為此運用DFM(design for manufacturability)方法，將沖壓工藝研究與計算機輔助工程相結合，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(kāi)發(fā)人員一一起集成的、同步參與汽車(chē)設計，從開(kāi)始就考慮到從概念成形到樣車(chē)制作的所有因素，包括零件質(zhì)量、制造成本、使用材料、進(jìn)度計劃及用戶(hù)需求，通過(guò)與相關(guān)部門(mén)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(wèn)題在研發(fā)階段得到解決。

現通過(guò)詳細闡述沖壓SE在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中各個(gè)階段的主要工作內容及任務(wù)，就沖壓SE工作如何用于指導車(chē)身關(guān)鍵零件的結構設計改進(jìn)提出建議。

2、沖壓的工作目標

車(chē)身開(kāi)發(fā)在整車(chē)開(kāi)發(fā)中是非常關(guān)鍵的，沖壓SE 是對車(chē)身零件開(kāi)發(fā)及其相關(guān)過(guò)程進(jìn)行并行、一體化設計的一種工作模式。沖壓SE在縮短模具開(kāi)發(fā)周期、降低零件生產(chǎn)成本、提升零件質(zhì)量、保證開(kāi)發(fā)效率等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用，圖1所示為沖壓SE的主要工作目標。沖壓SE工作主要從以下3個(gè)方面來(lái)實(shí)現具體目標。

圖1沖壓SE主要工作目標簡(jiǎn)圖

（1）沖壓SE改善沖壓工藝性。零件設計人員因對沖壓工藝知識缺乏，車(chē)身沖壓零件設計不合理，導致在后續模具開(kāi)發(fā)中存在嚴重質(zhì)量缺陷，或是模具結構復雜。而沖壓SE可以提前發(fā)現零件設計的不合理性，優(yōu)化零件結構設計、改善零件的工藝成形方案，可有效避免后期因零件設計改動(dòng)而造成零件開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，成本過(guò)高，有效提高生產(chǎn)效率。

（2）沖壓SE提高材料利用率。零件結構的合理定義可以實(shí)現零件各部位結構的實(shí)用性以及較高的材料利用率，在沖壓SE過(guò)程中，可借助c黼分析軟件對零件定義材料性能和尺寸進(jìn)行優(yōu)化設計和分析，在滿(mǎn)足結構強度條件下以期獲得最經(jīng)濟最實(shí)用的材料牌號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)現制造工藝性驗證。工藝方案的穩定性是確定零件制造工藝驗證中的重要一環(huán)，通過(guò)沖壓SE可以從沖壓設備、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(chē)身零件制造工藝，以減少模具結構設計存在缺陷的風(fēng)險。

3沖壓SE具體應用流程

沖壓SE工作是針對所需制造的零件能否滿(mǎn)足

量產(chǎn)要求而展開(kāi)的同步分析，在整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作內容主要分為4個(gè)階段，即對標車(chē)分析階段、造型設計階段、零件工程化階段和樣車(chē)制作階段。在整個(gè)開(kāi)發(fā)周期中，沖壓SE工作對車(chē)身零件的設計優(yōu)化起著(zhù)關(guān)鍵作用。圖2所示為沖壓SE在整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應用流程圖。

新車(chē)開(kāi)發(fā)前期介入沖壓SE，對零件設計初期進(jìn)行成形性分析和模具工程預分析，及早發(fā)現制造工藝及成本問(wèn)題，對造型及關(guān)鍵特征進(jìn)行合理優(yōu)化。

在零件工程化階段，依據具體數據從零件品質(zhì)、模具結構、可操作性、制造成本等因素出發(fā)，對關(guān)鍵零件的成形性及工藝性進(jìn)行審查，提出工程更改申請書(shū)(ECR) ,及時(shí)反饋給零件設計部門(mén)，并跟蹤零件結構變更后的狀態(tài)進(jìn)行分析。

經(jīng)過(guò)與零件工程師進(jìn)行技術(shù)交流，使零件結構達到最優(yōu)。在樣車(chē)制作階段，沖壓SE主要是驗證零件成形性，評估量產(chǎn)可行性。對于存在成形缺陷的零件需要分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因并判斷量產(chǎn)時(shí)的質(zhì)量風(fēng)險，提出進(jìn)一步優(yōu)化零件設計的建議。

在整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)幾輪沖壓SE分析，車(chē)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)的調試成功率顯著(zhù)提高。同時(shí)經(jīng)過(guò)不斷總結積累經(jīng)驗，以零件為單位建立一個(gè)豐富智能的沖壓SE 數據庫，以供后續新車(chē)開(kāi)發(fā)中零件設計及沖壓SE工作作為參考。

4汽車(chē)側圍外板案例分析

以某車(chē)型的側圍外板為例說(shuō)明如何通過(guò)沖壓 SE實(shí)現優(yōu)化零件結構的過(guò)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從沖壓SE的開(kāi)發(fā)思路對零件沖壓成形性、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版本對零件的沖壓工藝方案進(jìn)行建模，并對其沖壓成形性進(jìn)行仿真模擬。初始設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設置：壓邊力為2 200 kN：壓邊圈行程設為225 mm；摩擦因數為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(guò)對坯料尺寸、拉深筋形狀及位置、工藝補充面、壓料力等沖壓成形工藝條件和參數進(jìn)行反復調整，經(jīng)多次模擬分析，直至最佳的材料流動(dòng)，以達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(xiàn)拉深后坯料線(xiàn)材料流動(dòng)控制點(diǎn)坯料線(xiàn)

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)行調整改進(jìn)。側圍外板屬于外觀(guān)件，成形后的沖利用CAE分析軟件的后處理功能對板料拉深 擊痕和滑移線(xiàn)需要判定，結果如圖8、圖9所示。

成形效果進(jìn)行評價(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在零件A級區域，

破裂。 滑移線(xiàn)寬度未超出零件圓角區域，因此不會(huì )影響零件外觀(guān)效果，此類(lèi)缺陷可以忽略。

4．4結構設計改進(jìn)

根據上述拉深成形模擬分析結果，可以看出零件的主要缺陷為減薄、開(kāi)裂，解決此類(lèi)缺陷的一般方法為：加大局部特征圓角，增加局部側壁斜度。以圖6中c、D兩處缺陷為例，對零件局部結構制定

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

根據成形結果，由于零件結構設計不合理，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，為消除缺陷需要對零件局部特征 所示，其余缺陷處局部改進(jìn)措施類(lèi)似。

側圍外板結構經(jīng)過(guò)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(kāi)裂現象完全消失；圖巧所示為零件改進(jìn)后減薄率示意圖，零件最大減薄量?jì)H為16·39％。沖壓SE工作為零件生產(chǎn)提供了一定的工藝依據，避免了后期在模具制造時(shí)，因設計改動(dòng)造成零件開(kāi)發(fā)周期延長(cháng)，成本增高的風(fēng)險，取得了良好的效果。

C面加大圖10 C處缺陷改進(jìn)對策示意圖

圖11 D處缺陷改進(jìn)對策示意圖

根據沖壓工藝修邊可行性準則，對零件邊界進(jìn)行工藝檢查，發(fā)現兩處邊界需要調整，按灰色橢圓所示調整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm，后門(mén)洞邊界同樣檢查調整，如圖12所示。圖13所示也按灰色橢圓所示調整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm

邊界調整

圖12零件邊界1調整示意圖

3

邊界調整 沖滿(mǎn)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結束語(yǔ)

沖壓成形是車(chē)身覆蓋件制造過(guò)程中應用最廣泛的工藝之一，如果在車(chē)身開(kāi)發(fā)前期的造型沒(méi)計階段、零件工程化階段及樣車(chē)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 )導致零件制造工藝復雜，甚至無(wú)法制造模具的問(wèn)題。此時(shí)若大幅度改動(dòng)或重新設計零件，將嚴重影響整車(chē)開(kāi)發(fā)進(jìn)度，增加開(kāi)發(fā)成本。

在汽車(chē)車(chē)身開(kāi)發(fā)過(guò)程中應用沖壓SE，有利于縮短車(chē)身開(kāi)發(fā)周期，提高零件質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本以及實(shí)現制造的柔性化，快速響應市場(chǎng)變化以提高在汽車(chē)市場(chǎng)中的競爭力。同步工程是汽車(chē)企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競爭中求生存、求發(fā)展的一種有效方法，也是國內盡快吸收、消化國外先進(jìn)技術(shù)，迅速提高自主設計能力，實(shí)現跨越式發(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)院機電工程分院，浙江嘉興314001； 2．浙江嘉興海鯤模具廠(chǎng)，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，針對外觀(guān)件不能有明顯壓痕和拉絲痕的特點(diǎn)，將凹模設計成圓柱滾子結構，實(shí)踐證明這種結構可以減小彎曲時(shí)的摩擦阻力，降低摩擦熱量，延長(cháng)模具笨件的使用壽命，保證成形零件的質(zhì)量，對類(lèi)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(lèi)號：TG386．31文獻標識石馬：B文章編號：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，且對外部彎曲面的質(zhì)量要求

沖壓工藝設計包括沖壓件的成形性分析和沖 較高，普通U形彎曲模雖然結構簡(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(guò)改進(jìn)凹模

藝方案在延長(cháng)模具零件使用壽命的同時(shí)可獲得質(zhì)量穩定的零件卩]。圖1所示零件為U形支承件，材料 結構，重新設計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、沖孔復合模：2普通U形彎

從圖1可以看出，零件結構簡(jiǎn)單，在落料沖孔后就是U形彎曲。由于零件為外觀(guān)件，對外側外觀(guān)要求較高，不得有壓傷、壓痕及彎曲時(shí)所產(chǎn)生的拉絲

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

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