天窗加強板沖壓工藝優化應用研究

佟海南， 竇鐵勇

（長城汽車股份有限公司技術中心， 河北省汽車工程技術研究中心， 河北 保定 071000）

0 引 言

汽車制造成本居高不下是目前汽車企業面臨的主要問題之一，汽車制造成本過高影響市場的占有率，也降低了企業的利潤。汽車車身由各種沖壓件通過焊接拼裝而成，整個白車身由約450個沖壓件組裝，這也說明沖壓成本控制的重要性。汽車行業在分析沖壓成本的控制時應考慮多種影響因素，如選材、工藝可行性和合理性、平臺化、材料利用率、沖壓工序、合理沖壓設備選用等，前期設計階段合理的成本控制，對降低汽車制造成本具有重要的意義。現結合某車型天窗加強板對其工藝可行性和合理性進行分析，并對沖壓工序方向進行優化，以減少沖壓工序達到降低生產成本的目的。

1 某車型天窗加強板分析

（1）零件結構分析。某車型天窗加強板結構如圖1所示，屬于小天窗，零件材質為170P1，料厚t=1.0 mm，天窗口尺寸反算后如圖2所示，長、寬尺寸約為922 mm×519 mm，天窗口廢料尺寸偏大，與常規小天窗結構尺寸差距較大。

圖1 天窗加強板結構

圖2 天窗口反算后尺寸

參考前期相關零件數據及工藝排布，天窗加強板常規工藝排布為4道工序，存在可減少工序的可能，實現用3道工序成形。3道工序成形排布最大影響因素為天窗口較大，廢料對角尺寸超過600 mm，與自動化生產線設備廢料下滑通道存在干涉風險，將會導致自動化生產過程中廢料下滑困難，影響自動化生產效率。結合天窗口尺寸及廢料滑落要求，需要對零件結構和工藝進行優化，以實現3道工序成形該零件。

（2）零件結構優化。結合天窗加強板、頂蓋外板及頂蓋外板總成優化零件結構，增大天窗口位置部分翻邊高度，如圖3所示方框位置，達到減小廢料尺寸的目的，降低3道工序成形零件時廢料下滑困難的風險。此外增加翻邊高度位置位于零件翻邊直線段，零件成形無起皺、回彈；增加翻邊高度位置與總成匹配，無搭接、干涉風險，不影響總成匹配。前期設計階段規避風險問題，對于后期模具整改、降低制造成本、縮短整改周期具有重要的意義。

圖3 優化廢料尺寸后零件結構

2 某車型天窗加強板工藝排布

初步分析零件優化后進行工藝排布及工藝設計，工藝排布為4道工序成形：OP10拉深；OP20修邊沖孔；OP30修邊沖孔整形；OP40修邊沖孔翻邊，整形也可能設計在OP40。上述工序內容為常規的成形工藝，此工序排布原因主要為天窗口廢料尺寸過大，為保證廢料下滑順利，修邊分工序排布，需2道工序實現天窗口位置修邊。

該車型天窗加強板通過對零件結構進行優化，可實現3道工序成形，工藝排布為OP10拉深、OP20修邊沖孔、OP30修邊沖孔整形，天窗加強板優化后工藝排布與常規工藝排布對比如表1所示。

優化后OP10拉深與前期工藝方案一致，但需將天窗口廢料符形筋由一字形調整為十字形，提高廢料符形度；OP20修邊沖孔工藝方式未發生變化，但工作內容變化明顯，由表1可知前期工藝規劃OP20天窗口位置僅修邊完成中間一部分廢料，該車型為天窗口位置全部修邊，為保證廢料尺寸滿足設備及技術要求，優化后OP20工序仍保留中間廢料，暫不下滑，采用吸盤吸至OP30工序單獨增加廢料滑道，以此解決天窗口廢料一次性修邊完成后廢料下滑困難問題。優化后OP30工序與原工藝比較，由于OP20工序天窗口修邊完成，可實現翻邊工作，同時根據實際情況調整原工序修邊沖孔內容至OP20工序和OP30工序，取消OP40工序。

優化后主要變化點為OP20工藝排布，工作內容如圖4所示，該位置工藝排布需特別關注天窗口位置廢料尺寸是否滿足生產線設備需求、廢料下滑是否有風險，并要保證模具強度。

圖4 優化后OP20工序排布

綜上所述，天窗加強板由原工藝4道工序調整為3工序成形的主要難點是天窗口廢料尺寸大而造成下滑困難問題，通過增加吸盤，將廢料轉換為下一道工序進行排出而解決；同時優化廢料刀位置及方向的排布將廢料下滑困難、模具結構強度差等風險降至最低，實現工藝排布減少1道工序，降低制造成本的目的。

3 某車型天窗加強板模具結構設計

模具結構按圖4工序進行設計，OP20工序的模具中間保留廢料，采用吸盤吸至OP30工序，如圖5所示；OP30工序單獨增加廢料下滑通道（廢料下滑方向為箭頭方向），如圖6所示，按照優化后設計的模具其結構強度、廢料下滑等滿足零件成形要求。

圖5 優化后OP20工序模具結構

圖6 優化后OP30工序模具結構

4 結束語

上述研究表明，通過對零件結構進行優化，結合工藝設計和模具結構優化，天窗加強板（小天窗類型）可以實現3道工序成形，減少1副模具開發，節約成本約40萬元。該優化工藝方案為解決廢料尺寸偏大、廢料下滑困難問題提供參考，同時工藝上的優化也減少了模具數量的開發，降低了制造成本。