韋樂俠，周　林

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0　前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)的汽車行業(yè)得到飛速發(fā)展，新的車型不斷出現(xiàn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。主機(jī)廠為了提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力和生存能力，對(duì)零部件的外觀和尺寸質(zhì)量的要求不斷提升，同時(shí)，也在不斷降低零件的采購(gòu)成本。材料成本占零件生產(chǎn)費(fèi)用的60%~70%，如何在保證零件外觀、尺寸質(zhì)量的前提下，盡可能的提高材料利用率便成為了零部件生產(chǎn)企業(yè)的重中之重。

1　零件及其現(xiàn)有沖壓工藝簡(jiǎn)介

1.1　零件簡(jiǎn)介

前大梁A是我公司承接的某車型汽車內(nèi)板件零件，在一輛車中分別有左、右兩件，零件外形輪廓呈鏡像對(duì)稱。左/右前大梁A分別隸屬于左/右前縱梁總成。零件材質(zhì)為高屈服強(qiáng)度板料B280VK，料厚1.4 mm，零件簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1　前大梁A零件示意圖

1.2　零件現(xiàn)有沖壓工藝簡(jiǎn)介

前大梁A的模具是客戶開發(fā)，我司租借使用.該零件現(xiàn)有的沖壓工藝有4道工序（見圖2），使用等腰梯形料沖壓生產(chǎn)，采用手動(dòng)線生產(chǎn)零件，需要10名工人，工藝排布很合理，能有效地保證零件質(zhì)量。

圖2　前大梁A的沖壓工藝

1.3　模具生產(chǎn)使用的相關(guān)信息介紹

自前大梁A量產(chǎn)以來，總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到65萬件，已經(jīng)超過模具的設(shè)計(jì)壽命60萬件，但其所屬車型的銷量依然堅(jiān)挺，從顧客銷售部門了解到的未來兩年該車型預(yù)計(jì)還會(huì)有30萬輛車的銷量，即預(yù)示模具還需要生產(chǎn)零件約30萬件。經(jīng)我司沖壓ME查驗(yàn)?zāi)＞撸F(xiàn)有模具已經(jīng)比較殘破，雖然還能暫時(shí)滿足生產(chǎn)，但模具多處已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損（見圖3），有造成的零件質(zhì)量下降或模具突然損壞等可能引起停線的風(fēng)險(xiǎn)。為了滿足客戶的需求，需要立即開發(fā)備用模具。

圖3　現(xiàn)有前大梁A模具已經(jīng)出現(xiàn)破損

2　新開發(fā)的備用模具需要考慮的一些工藝問題

如上文所述，現(xiàn)有前大梁A的沖壓工藝做的很合理，已經(jīng)穩(wěn)定生產(chǎn)合格零件數(shù)十萬件，本次開發(fā)備用模，不打算對(duì)沖壓工藝內(nèi)容進(jìn)行更改。但我司在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，該零件的廢料比較多，而且采用的是等腰梯形板料，在采購(gòu)板料時(shí)，異形板料的價(jià)格比矩形板料要貴10%.公司需要發(fā)展，需要利潤(rùn)，新開發(fā)的模具要考慮工藝優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本。

2.1　材料利用率低的原因分析

現(xiàn)有模具的沖壓工藝設(shè)計(jì)的非常好，但模面工程設(shè)計(jì)不合理，如圖4所示，區(qū)域A廢料太多，而且直接影響到了板料的寬度；區(qū)域B廢料太多，直接影響了板料的長(zhǎng)度；區(qū)域C可做進(jìn)一步優(yōu)化，可以減少板料長(zhǎng)度、寬度。新開發(fā)的模具必須優(yōu)化模面工程，提升材料利用率。

圖4　現(xiàn)有模具的拉延模面工程設(shè)計(jì)不合理

2.2　影響板料采購(gòu)成本的工藝設(shè)想

如2.1中所述，圖4中的區(qū)域A、C都會(huì)影響到板料的寬度，那是不是將區(qū)域A、C優(yōu)化后能使梯形料變成矩形料？或者至少變成直角梯形料呢？這樣就可以降低板料的采購(gòu)成本了。

將圖4中的區(qū)域A、C邊緣以圓滑曲線（圖5中黑色長(zhǎng)曲線）連接后發(fā)現(xiàn)，再用曲線D與現(xiàn)有的凸模分模線附件圓角連接，圖4中等腰梯形板料上方的斜邊大致可以降低到圖5的雙點(diǎn)劃線位置，該點(diǎn)劃線與等腰梯形的兩條直邊已經(jīng)近似成90°角了。如果該方案可行，我司可采用簡(jiǎn)單落料模，以無廢料落料的方式將一塊矩形料落成兩塊等腰梯形料（見圖6），這樣也可以降低材料采購(gòu)的成本。

圖5　改變板料形狀的工藝設(shè)想

圖6　直角梯形板料的無廢料落料

3　新開發(fā)的備用模具的拉延模面工程設(shè)計(jì)

要獲得一個(gè)良好的覆蓋件，關(guān)鍵在于選擇合理的沖壓方向，增加必要的工藝補(bǔ)充，調(diào)節(jié)變形阻力，構(gòu)成一個(gè)包容有效的拉延形體，使被拉延材料盡可能地經(jīng)受充分而均勻的塑性變形，達(dá)到最少的材料消耗[1]。根據(jù)對(duì)現(xiàn)有模具的沖壓工藝和模面工程的優(yōu)劣分析，重新設(shè)計(jì)拉延模面工程并放置直角梯形板料如圖7所示，工藝數(shù)模的大端頭做了整體的圓弧處理，為了最大可能的提升材料利用率小端頭采用開放式拉延，以便在CAE模擬分析時(shí)和后期模具調(diào)試時(shí)精確的縮短等腰梯形板料的直角邊尺寸。

圖7　新開發(fā)的備用模具的拉延模面工程設(shè)計(jì)

4　新模面工程設(shè)計(jì)的CAE模擬分析結(jié)果

本文選用的CAE軟件是DYNAFOEM，因?yàn)镈YNAFOEM可模擬預(yù)壓邊、拉延、翻邊、彎曲、多工步成形等過程，能預(yù)測(cè)板料起皺、拉裂、回彈、壓痕、料厚變化、拉延筋布置及壓力機(jī)噸位等工藝參數(shù)[2]，并且，該軟件是我公司購(gòu)買的正版軟件。分析結(jié)果如圖8和圖9所示，在拉延件的零件區(qū)域并未出現(xiàn)開裂風(fēng)險(xiǎn)，補(bǔ)充面區(qū)域出現(xiàn)的開裂風(fēng)險(xiǎn)可以在實(shí)際模具調(diào)試時(shí)通過放大模具圓角、拉延筋形狀來消除；零件到底前3 mm并未出現(xiàn)不可接受的起皺，總體來說平整度較好。

（續(xù)下圖）

（接上圖）

圖8　新開發(fā)的備用模具的拉延CAE分析成型極限圖

圖9　新開發(fā)的備用模具的拉延CAE分析到底前3 mm拉延件表面起皺情況

5　采用新的模面工程開發(fā)模具后能產(chǎn)生的價(jià)值

比對(duì)現(xiàn)有模具，采用新的模面工程開發(fā)模具后能產(chǎn)生的價(jià)值如表1所示。

表1　現(xiàn)有及采用新模面工程開發(fā)模具價(jià)值對(duì)比

B280VK的卷料價(jià)格約為8 000元/t，前大梁A在一輛汽車中分別有左右兩件，30萬臺(tái)車需要生產(chǎn)前大梁A共60萬件。采用新的模面工程設(shè)計(jì)拉延模后，經(jīng)計(jì)算，每生產(chǎn)一件前大梁A約能節(jié)省材料費(fèi)用約6元，能節(jié)省板料采購(gòu)費(fèi)用約0.5元，生產(chǎn)60萬件零件，能為公司節(jié)省約390萬元。

6　結(jié)束語

零件生產(chǎn)成本中，材料成本約占60%~70%，如何在零件的沖壓工藝開發(fā)時(shí)，在保證零件外觀、尺寸、強(qiáng)度的前提下，盡可能的提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本，是工藝人員必須考慮的問題。同時(shí)，汽車零部件沖壓的技術(shù)和CAE分析軟件發(fā)展至今已經(jīng)非常成熟，有效地利用身邊的成熟資源，在繼承、學(xué)習(xí)前人知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，乃至創(chuàng)新，這是年輕技術(shù)員快速成長(zhǎng)的捷徑之一。