Autoform在某車型頂窗框的沖壓工藝優(yōu)化的應(yīng)用

王勁松 俞亞昕

摘 要：在車型的全生命周期中，針對(duì)部分生產(chǎn)頻次較低的局部零件的變更，通過(guò)Autoform仿真模擬后對(duì)現(xiàn)有模具進(jìn)行改進(jìn)，是較優(yōu)的解決辦法。文章通過(guò)對(duì)某車型頂窗框的改進(jìn)，展示了該方法在工藝改進(jìn)上的優(yōu)異之處。

關(guān)鍵詞：Autoform；工藝改進(jìn)；CAE分析

中圖分類號(hào)：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7988（2018）12-116-03

Abstract： In the full life cycle of a models， improve the dies through the simulation with Autoform is the best solution for the part which doesnt produce a lot.This paper shows the excellence of this solution with an example.

Keywords： Autoform； Technology Development； CAE Analysis

CLC NO.： U466 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-116-03

前言

在車型的全生命制造過(guò)程中，常出現(xiàn)零件局部變更的情況，對(duì)于小眾狀態(tài)，重新開(kāi)發(fā)模具會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本過(guò)高，通過(guò)鈑金改制等方法又存在生產(chǎn)效率過(guò)低等問(wèn)題，所以在現(xiàn)有模具上進(jìn)行改進(jìn)，是較優(yōu)的處理方法。而涉及工藝性分析的，使用Autoform薄板沖壓成型仿真方法是較為通用的方法之一，其具有操作簡(jiǎn)便、分析狀態(tài)可靠等特點(diǎn)，能較好的提高工程方案的可靠性，有效的縮短方案制定周期。

在本次頂窗框的工藝優(yōu)化中，我們將使用此軟件對(duì)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行輔助，對(duì)現(xiàn)有模具在產(chǎn)品新?tīng)顟B(tài)的工藝改進(jìn)方法進(jìn)行介紹。

1 實(shí)施方案介紹

1.1 某車型頂窗框沖壓生產(chǎn)工藝介紹

某車型駕駛室頂窗框根據(jù)用戶需求可細(xì)分為有頂窗和無(wú)頂窗兩種狀態(tài)。相應(yīng)零件頂窗框選用分別為標(biāo)準(zhǔn)頂窗框（帶天窗）和平頂頂窗框（無(wú)天窗）兩種狀態(tài)。其中平頂頂窗框是由標(biāo)準(zhǔn)頂窗框成品改制而來(lái)。

1.2 在原產(chǎn)品工序上進(jìn)行更改可實(shí)施性分析

如上文所述，原方案采用標(biāo)準(zhǔn)頂窗框進(jìn)行改制，在鈑金使用等離子切割的手段，對(duì)翻邊處進(jìn)行尺寸變更。若按一般設(shè)計(jì)思路，需要在標(biāo)準(zhǔn)頂窗框的原工序基礎(chǔ)上，增加修邊工序，使鈑金等離子切割尺寸在沖壓工序修邊工序得到實(shí)現(xiàn)。

但原工藝設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)轫敶翱蚶由疃冗^(guò)大，其采取的是兩次拉延的工藝方法實(shí)現(xiàn)較大的拉延深度，在OP30中部修邊沿拉延圓角進(jìn)行工序加工，OP40進(jìn)行翻邊，OP30即使進(jìn)行修邊線的調(diào)整，如圖3所示，也無(wú)法滿足等離子切割尺寸（等離子切割處>20mm）。如果在此工序上進(jìn)行變更，需進(jìn)行鑄造模具的制作，在成本上也較難讓人接受。

1.3 粗修、拉延的方案分析及確認(rèn)

對(duì)制件的裝配使用情況進(jìn)行確認(rèn)，再根據(jù)其所使用的具體要求，確認(rèn)工藝方案，是較為合理的方案分析方法。

我們對(duì)此制件在裝焊、總裝的使用情況，進(jìn)行了確認(rèn)，如圖4。

經(jīng)過(guò)確認(rèn)，在其與高頂不同的翻邊部分，其使用的有效孔位非常的少，僅有在OP80序的4-?7.5孔，如上圖所示，用于總裝的內(nèi)飾頂襯的裝配使用，而其減少的邊的高度方向上，仍有10-15mm的空間，此制件在頂部的裝配要求，并不嚴(yán)格，鑒于此，我們嘗試使用落料、拉延的思路，來(lái)對(duì)此制件進(jìn)行工藝性分析，用于確認(rèn)，采用粗修的方法，是否能完成拉延過(guò)程，且尺寸在±5mm內(nèi)，能否得到相應(yīng)的質(zhì)量保證。

1.4 AUTOFORM模擬工藝分析

我們通過(guò)AUTOFORM軟件的落料、拉延模塊，對(duì)此制件進(jìn)行模擬工藝分析。

工藝參數(shù)的設(shè)定，我們盡量模擬當(dāng)前的工況，用以確保模擬分析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果的一致性。

在拉延工序的工步設(shè)計(jì)上，我們根據(jù)實(shí)際工作情況，設(shè)計(jì)了重力（gravity）、閉合（closing）、拉延（drawing）、破料（cutting）、拉延（drawing）5個(gè)工步完成相關(guān)模擬工作。

參數(shù)設(shè)計(jì)上，我們根據(jù)實(shí)際情況，采用了450千牛的壓邊力，在閉合后2mm，進(jìn)行兩端頭的切斷，落料線及切斷線如圖5所示。

通過(guò)我們對(duì)中部沖孔線的返算修正、模擬，得到了理想的沖孔線形狀，確保了沖壓拉延成形性及拉延后尺寸，坯料落料后形狀如圖6：

下面我們從模擬的局部來(lái)進(jìn)行制件成形性分析，圖示7及圖8分別為模擬拉延前與拉延成型后的狀態(tài)。

制件成型危險(xiǎn)點(diǎn)，即制件圓角處，狀態(tài)較好，未出現(xiàn)紅色開(kāi)裂區(qū)域，表示此制件的成形性能滿足沖壓生產(chǎn)需求。

從制件尺寸來(lái)看，我們可以對(duì)其修邊線進(jìn)行調(diào)整，以確保翻邊后尺寸符合產(chǎn)品使用需求。經(jīng)過(guò)我們對(duì)于修邊線的反復(fù)調(diào)整，確定了拉延后余下22mm，此狀態(tài)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸。

理論設(shè)計(jì)完成后，我們安排了對(duì)坯料的激光切割，用于對(duì)模擬情況進(jìn)行確認(rèn)，切割及拉延試制情況如圖9。

用于激光切割的坯料，其切割線與工藝模擬分析切割線保持一致，并安排進(jìn)行生產(chǎn)加工。生產(chǎn)加工的情況，與AUTOFORM的模擬分析結(jié)果基本一致。

得到此結(jié)論后，我們根據(jù)其裝配使用需求，考慮到后期大批量生產(chǎn)時(shí)，可能出現(xiàn)的定位未按要求進(jìn)行放置等問(wèn)題，用等離子對(duì)切割線進(jìn)行微調(diào)，增加產(chǎn)品加工時(shí)的質(zhì)量安全裕度，加工過(guò)程如圖10。

在工藝設(shè)計(jì)完成后，我們將原工藝加工流程，改為了新的工藝加工流程，采用落料、拉延.......代替原鈑金等離子切割，具體過(guò)程如圖11。

2 平頂頂窗框模具設(shè)計(jì)及制作

完成工藝設(shè)計(jì)后，我們按所設(shè)計(jì)的新的工藝流程，增加一序落料工序。因?yàn)槭瞧桨迓淞瞎ば?，我們采用低成本的鋼板模完成本工序的加工?nèi)容，為了進(jìn)一步降低成本，我們使用了原沖壓車間廢舊鋼板模模座進(jìn)行了改制加工，使其發(fā)揮新的作用。

鋼板模結(jié)構(gòu)采用最基本的下凸、上凹的形式，上模使用壓料芯，導(dǎo)柱導(dǎo)正，下模使用退料板，模具設(shè)計(jì)圖及實(shí)物圖12所示。

因?yàn)榇斯に囋O(shè)計(jì)方法無(wú)內(nèi)圈精修的工序內(nèi)容，所以在落料工序采用四周定位的方式進(jìn)行定位作業(yè)，雖然對(duì)于手工生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，效率會(huì)受到較少的損失，但是在本工序，確保定位的準(zhǔn)確性，使拉延工序能順利進(jìn)行，是更為關(guān)鍵的控制要素。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)平頂頂窗框的沖壓工藝的優(yōu)化全過(guò)程，對(duì)已開(kāi)發(fā)制件的改制方法上進(jìn)行了摸索，可根據(jù)實(shí)際使用需求，結(jié)合CAE分析方法，可快速、有效的完成工藝設(shè)計(jì)工作，能有效的降低產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)成本，對(duì)產(chǎn)品局部變更，特別是涉及工藝性分析的項(xiàng)目，效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永波.板料成形CAE設(shè)計(jì)及應(yīng)用-基于Autoform（第二版）[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[2] 林通.Autoform4.0鈑金沖壓成形分析從入門(mén)到精通[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3] 鄭展.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[4] 柯旭貴.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.