某型汽車零件沖壓后工序的步驟設計

鐘嵐

摘 要：隨著人們對汽車的各個方面性能要求的提高，汽車生產商為了滿足客戶的需求，需要快速地開發出高性能的新車型以應對市場的變化。本文針對某型汽車零件沖壓后工序的步驟進行了研究和設計，從而改善其成形質量，提高了生產效益和效率。

關鍵詞：后工序 沖孔 修邊 整形

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0086-03

在傳統的沖壓模具開發過程中，工作人員都是憑借多年的工作經驗在金屬塑性成形理論的基礎上將沖壓件構想為簡化的力學模型并通過對金屬內部應力應變狀態的分析來建立平衡方程，進而來設計模具。但在實際生產的時候，受到試驗條件、實際環境以及理論分析偏差等諸多因素的影響，工作人員很難對實際生產中出現的問題做出準確有效的判斷。因此當模具實際被開發出來后，如果實際結果與預期存在偏差，只能在模具的設計和制造環節不斷地調整工藝參數和成形方式或者靠經驗不斷地試模和修模，以這種方式開發模具既耗時又費力，還增加了生產成本，顯然傳統的模具開發技術已不再適用于現代的高效益、高效率的模具工業中。

隨著有限元理論與計算機技術的發展，計算機數值模擬技術得到了廣泛應用。國外有限元技術的發展要比國內更早、更系統、更完善，在國外早已開發出了一些用于板料成形數值模擬的專用軟件。汽車覆蓋件與結構件沖壓仿真技術已從實驗階段走向工業階段。在美國、歐洲和日本的各大汽車公司，都把沖壓成形仿真作為新車型沖壓件開發中的一個必要的分析工具。

沖壓成形仿真的第一序為拉延成形。在拉延之后，要得到完整的零件，還需要經過沖孔、修邊、整形等后工序，后工序的排布順序也影響著產品的成形質量，因此對后工序的排布順序進行分析是非常有必要的；然而零件的結構形狀及性能要求往往也影響著沖孔、修邊、整形等工序的排布。總的來說，后工序的排布順序與零件的結構形狀及性能是相互影響、相互制約的。

1 后工序排布的具體設計

拉延后3D數模如圖1所示。

零件材料為B250P1，屬于高強度冷軋鋼，在成形后回彈會較大。同時零件法蘭面處的成形角度較大，在拉延成形后會存在回彈現象，故法蘭面需要設計整形工序。拉延后數模最大長度約為770mm，最大寬度約為285mm；修邊時，一般所修邊廢料尺寸應小于600mm，所以在長度需要采用多次修邊或者設計廢料切刀，寬度方向僅需一副修邊刀塊；為了減少后工序數，將沖孔與修邊安排在同一工序，由于數模結構尺寸決定不宜采用一次修邊，故將修邊沖孔工序安排為兩序；由于A、B兩側的成形角度與高度尺寸都較大，同時F與G兩處存在凸起部分，在A、B兩側與F、G兩處修完邊后，會因為材料內部應力的釋放從而引起法蘭面處較大的回彈，故整形工序應安排在A、B兩側與F、G兩處修邊之后，同時這樣也能使整形的效果提高，另外圖1中E處所標示的孔的邊界距圓角邊界僅1.7466mm，為了防止該孔在整形后變形，故該孔應在整形前沖出。為了修C、D兩側的邊，需要采用多副修邊刀快，在設計時為了減少廢料刀的使用，因此可在C側、D側的中間部分設計修邊刀塊，先將這兩部分切除，最后再將C側、D側剩余的廢料切除。

綜上所述：

（1）將第二序設計為修A側，B側，C、D側中間的廢料加上沖定位孔。

（2）將第三序設計為整形法蘭面。

（3）將第四序設計為修C側與D側余下的廢料與沖余下的孔。

2 第二序修邊沖孔工藝設計

2.1 修邊、沖孔位置的確定

第二序修邊沖孔如圖2所示。

（1）D所標示處為定位孔用于后工序的精定位，選用此處兩孔為定位孔，主要是由于此處兩孔位于零件較中間位置且對稱，采用此處兩孔定位，零件不易變形，且定位效果較好。

（2）A、C兩處修邊安排在第二序是由于該兩處的成形角度及高度較大，修邊后會因材料內部應力的釋放造成法蘭面較大的回彈，同時F、G兩處存在凸起結構，在拉延成形后存在比較大的內部應力，因此A、C、F、G四處修邊應先于整形工序。為了防止廢料卡住不能順利滑出，因此在圖2所標識處設計廢料切刀。

（3）B、E兩處修邊是由于拉延數模在長度方向的最大長度約為：770mm，不滿足單次所修邊廢料尺寸小于600mm的要求，所以應采取多處修邊或者采用廢料切刀的方式，由于一般設計應盡量減少廢料切刀的使用，故在B、E兩處設計修邊以滿足修邊廢料尺寸滿足小于600mm的要求。

（4）由于定位孔需要用于后工序的精定位，因此基準孔需要在第二序沖出；又第三序為整形，為了保證其余孔不因整形而變形，故將其余孔設計在第四序沖出。

2.2 修邊線的設計

首次修邊修邊線應延長超出產品收縮線20mm，修邊線應與數模表面重合。由于板料厚度為12.mm<3mm屬于薄板，故修邊刀塊交刀方式如圖3所示。

3 第三序整形工藝設計

3.1 整形分模線位置的確定

此序整形為帶廢料整形，整形部位為零件法蘭面處如圖4所示。

從整形模的壓料器和整形刀塊的結構方面考慮，所以采用圖4所示的整形分模線位置，既滿足壓料器與整形刀塊結構上的要求又滿足壓料器對強度的要求。

3.2 整形分模線的設計

整形分模線應延長并超出產品20mm，同時分模線應與數模表面重合。

3.3 整形到底標記的設計

整形到底標記作用：用于檢測整形是否到位。由于零件的法蘭面處在成形后以及第二序修邊之后都會存在回彈現象，故法蘭面處需要整形；為了檢測整形是否到位，需要在法蘭面處設計到底標記。到底標記采用直徑為φ16的圓表示，故將φ16的圓的3/4設計在產品區域內部以表示整形到底標記，如圖5所示。

4 第四序修邊沖孔工藝設計

4.1 修邊、沖孔位置的確定

第四序修邊沖孔如圖6所示。圖中白色線條所表示的為第四序修邊沖孔位置，工作內容為第二序修邊沖孔后剩余內容。

4.2 修邊線的設計

修邊線應與數模表面重合。由于板料厚度為12.mm<3mm屬于薄板，修邊刀塊交刀方式如圖7所示。

參考文獻

[1] 李路.典型汽車覆蓋件沖壓工藝及模具設計技術研究[D].山東大學，2014.

[2] 鄭超.基于Autoform的汽車結構件成形數值模擬及回彈研究[D].吉林大學，2015.

[3] 李英，焦洪宇，牛曙光.基于AutoForm-sigma的汽車頂蓋后橫梁沖壓工藝參數優化[J].鍛壓技術，2015，40（9）：16-20.

[4] 吳玉娟.基于Autoform的冷沖壓成形模擬研究[D].吉林大學，2012.

[5] 楊云凌.基于CAE技術的汽車覆蓋件沖壓工藝分析[D].青島理工大學，2013.