陸滕君，孫 曉，韓永志，黃永生

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

在汽車整車產(chǎn)品中，覆蓋件是市場(chǎng)生命周期最短、變化最頻繁的。由于汽車覆蓋件具有形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、精度高、表面質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，它的模具設(shè)計(jì)與制造一直是整車開發(fā)的“瓶頸”環(huán)節(jié)。所以覆蓋件產(chǎn)品質(zhì)量的開發(fā)能力己成為汽車制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車自我開發(fā)和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在[1]。

覆蓋件沖壓成形一般經(jīng)過落料、拉延、整形、修邊、翻邊等工序完成。通常根據(jù)零件造型、精度要求、設(shè)備情況、工期長(zhǎng)短等限制條件編制沖壓工藝方案。其中拉延工序最為關(guān)鍵。由于拉延工序設(shè)計(jì)需要從“覆蓋件產(chǎn)品-翻邊件-修邊件-拉延件-落料毛坯”的工藝逆向回溯，實(shí)際上幾乎涉及了覆蓋件沖壓的全部工藝。所以，對(duì)覆蓋件拉延模設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，不但可以解決覆蓋件拉延模設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)問題，而且將對(duì)其他工序模具的設(shè)計(jì)具有示范作用[2]。

1 現(xiàn)有工藝概況

沖壓件一般需經(jīng)過拉延/修邊+沖孔/整形（或翻邊）+沖孔等工序才能得到合格產(chǎn)品。對(duì)于稍微復(fù)雜的鈑金件，通過拉延僅能得到?jīng)_壓件大概輪廓，經(jīng)過后序的修邊沖孔，再配合整形翻邊等工序才能得到最終零件。整形翻邊等工藝可以降低拉延深度，簡(jiǎn)化拉延模面的形狀，提高成形性，也就是提高了模具制造的可實(shí)現(xiàn)性及易操作性。如圖1～4所示，以本公司某車門外板為例，展示普通沖壓外覆蓋件的工藝流程。

圖1 OP10拉延

圖2 OP20修邊+沖孔

圖3 OP30修邊+沖孔+側(cè)沖孔

此車門外板采用4步工序?qū)崿F(xiàn)了零件的制造過程，因車門外板拉延深度較小，型面相對(duì)簡(jiǎn)單，因此采用的是一次拉延成形的方法，配合后面的修邊、沖孔、翻邊工序而成，如圖5所示（零件的翻邊后期用于與門內(nèi)板包邊）。

圖4 OP40翻邊+沖孔+側(cè)沖孔+側(cè)修邊

圖5 OP40翻邊

這種一次拉延的沖壓工藝方案是通過拉延得到基本的零件輪廓，后期的整形、翻邊等都是對(duì)R角的微小型面進(jìn)行小范圍改變，這種工藝方法在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但同時(shí)也存在如下缺點(diǎn)和不足：

（1）一次拉延工序得到幾乎整個(gè)零件的全部形狀特征，后工序主要是修邊、沖孔、翻邊，以及對(duì)局部的（小面積的）難以一次成形的型面做整形，得到零件。此工藝比較死板，靈活變動(dòng)的空間較小，限制了工藝設(shè)計(jì)的多樣性。

（2）因?yàn)槭且淮卫拥玫搅肆慵幕拘螤睿岳由疃仁枪潭ǖ?，零件的造型決定了拉延深度的大小，也就決定了成形的可實(shí)現(xiàn)性。對(duì)于拉延深度較大的零件就存在拉延狀態(tài)不穩(wěn)定及拉延開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）拉延深度較大的零件拉延工序存在拉毛風(fēng)險(xiǎn)，為減少拉毛的概率，對(duì)于拉延模質(zhì)量要求較高，比如硬度、光潔度都要提升一個(gè)等級(jí)，同時(shí)也要加強(qiáng)模具的日常保養(yǎng)維護(hù)，增加了制造成本。

2 帶料整形沖壓工藝設(shè)計(jì)

本文結(jié)合公司某款新車型車門內(nèi)板的開發(fā)實(shí)例，講述側(cè)圍外板工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)說(shuō)明帶料整形工藝的設(shè)計(jì)形式及使用方法。

本工藝方法采用拉延/帶料整形+修邊+沖孔/整形+修邊+沖孔/側(cè)沖孔+翻孔+沖孔的工藝排布，特點(diǎn)在于，拉延工序沒有得到完全的零件形狀，只是得到了零件的部分形狀，而拉延深度方向上的另一部分形狀通過第二序整形、修邊得到。從而降低了拉延深度。

本工藝方法通過拉延以及大面積帶料整形兩種成形方式二次成形，有效解決了拉延深度較大零件的成形問題，降低了成形風(fēng)險(xiǎn)，提升了工藝設(shè)計(jì)的靈活性。

圖6 零件數(shù)模

2.1 沖壓件工藝分析

本例中某卡車車門內(nèi)板，尺寸1600mm×1100mm×130mm，拉延深度深，拉延深度112mm，型面復(fù)雜。很明顯通過常規(guī)的沖壓工藝方法很難得到高品質(zhì)的零件。

2.2 帶料整形沖壓工藝設(shè)計(jì)

本工藝方法采用拉延/帶料整形+修邊+沖孔/整形+修邊+沖孔/側(cè)沖孔+翻孔+沖孔四序得到零件，下面分別對(duì)本工藝逐步介紹。通過對(duì)比可知，本文所述方法與常規(guī)沖壓工藝區(qū)別在于：

（1）OP10拉延，因?yàn)樵黾恿舜竺娣e帶料整形，拉延模面設(shè)計(jì)必然有相應(yīng)改變；

（2）OP20帶料整形+修邊，保留廢料并大面積整形。

本文將分別對(duì)以上兩步工序做重點(diǎn)介紹。

2.2.1 OP10拉延

如圖7、8所示為本發(fā)明的第一個(gè)工序OP10拉延工序模面圖。

拉延模一般由以下幾個(gè)要素構(gòu)成：拉延方向（即沖壓方向），工藝補(bǔ)充部分，壓料面等。

（1）拉延方向是確定拉延件的第一要素。如圖8所示即本拉延模的拉延方向，合理的成形方向應(yīng)符合如下原則：①保證凸模能將工件需成形部位在一次成形中完成，不應(yīng)有凸模接觸不到的死角或死區(qū)。②成形開始時(shí)，凸模兩側(cè)的包容角盡可能做到基本一致，使由兩側(cè)流入凹模的材料保持均勻。且凸模開始成形時(shí)與毛坯的接觸地方應(yīng)靠近中間，以免成形過程中材料竄動(dòng)而影響表面質(zhì)量。

圖7 OP10

圖8 OP10拉延模沖壓方向

（2）工藝補(bǔ)充部分。為了實(shí)現(xiàn)成形，彌補(bǔ)工件在沖壓工藝中的缺陷，對(duì)覆蓋件成形往往在工件本體部分以外，增添必要的材料，如將覆蓋件上的翻邊展開，缺口補(bǔ)滿等，即加上工藝補(bǔ)充部分構(gòu)成一個(gè)沖壓成形件。

工藝補(bǔ)充部分是成形件不可缺少的組成部分，它的確定直接影響到成形以及成形后修邊、整形、翻邊等工序的方案。因此，必須慎重考慮工藝補(bǔ)充部分[3]。

（3）拉延筋。汽車覆蓋件模具拉延模具中，拉延筋的作用有以下幾方面：①增加進(jìn)料阻力；②控制進(jìn)料阻力；③擴(kuò)大壓邊力的調(diào)節(jié)范圍。

（4）壓料面。如圖2所示，壓料面是凸模輪廓線外面的大面積的較平緩的平面部分，壓料是拉延過程中非常重要的功能，坯料就是沿壓料面逐漸流入模具型腔的。因此壓料面的設(shè)計(jì)要有利于材料的流動(dòng)，保證制件在各個(gè)截面上變形均勻（拉延深度一致）。壓料面設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先采用單曲面，以保證壓料面的光順。

（5）凸模輪廓線。拉延凸模外形輪廓線，分界線以里是凸模，分界線以外是壓邊圈，在圖2標(biāo)識(shí)中凸模輪廓線是以粗實(shí)線的方式來(lái)表示。

（6）拉延初始坯料線。就是拉延模初次試模時(shí)的坯料線，除特殊情況外一般均采用方形，梯形等，以前都是通過取若干截面測(cè)量線長(zhǎng)的方法確定拉延初始坯料大小，現(xiàn)在可以使用Dynaform反算拉延模的模面得到一個(gè)近似形狀，再取直為方形坯料[4]。

2.2.2 OP20帶料整形+修邊+沖孔

OP20的工序內(nèi)容主要是整形+修邊+沖孔，如圖9中俯視圖所示，圖示右側(cè)為門內(nèi)板的窗框部分，在這個(gè)工序?qū)Υ翱蛲鈧?cè)的廢料進(jìn)行修邊，窗框內(nèi)側(cè)及窗洞下側(cè)部分通過沖孔來(lái)去除部分廢料，圖示左側(cè)為門內(nèi)板的窗框以下部分，此部分外側(cè)廢料沒有通過修邊去除，保留廢料，本工序中對(duì)此區(qū)域進(jìn)行帶料整形，因?yàn)樵贠P10拉延序中為降低拉延深度，減少破裂風(fēng)險(xiǎn)，未全部得到零件的造型，而是通過本工序的整形，來(lái)得到零件所需要的型面。圖示粗線標(biāo)記的區(qū)域?yàn)檎螀^(qū)。在上工序的拉延件上的壓料面部分，在零件外緣作出下凹造型的整形工藝補(bǔ)充，通過整形得到完整的零件造型.加強(qiáng)了零件的剛性，到達(dá)合格的板材減薄率，這樣的整形方式有其明顯的優(yōu)勢(shì)。窗框以下部分大面積整形，將拉延未得到的部分通過整形來(lái)得到，同時(shí)進(jìn)行修邊沖孔，去除廢料，提高了整形的成型性能，提升了可操作性。

通過圖9中工序件的放大對(duì)比圖可知，粗線標(biāo)記的整形區(qū)域經(jīng)過了沿沖壓方向向下的整形，完成零件的成形，后序只須去除多余廢料即可得到零件。

2.2.3 OP30及OP40

OP30工序內(nèi)容為整形+修邊+沖孔，如圖11所示，進(jìn)一步去除多余廢料，修邊去除零件外側(cè)的多余廢料，沖孔去除窗框部分廢料以及得到零件上的部分孔。此工序中整形是修邊后進(jìn)行，整形針對(duì)整個(gè)門框上邊緣外側(cè)的法蘭面，為提高法蘭面的面差精度而設(shè)置。OP40工序內(nèi)容為側(cè)沖孔+翻孔+沖孔，沖孔、側(cè)沖孔得到零件要求的孔位，翻孔得到帶翻邊的孔。至此得到最終零件。

圖9 OP20帶料整形+修邊+沖孔

圖10 整形前后對(duì)比斷面圖

圖11 OP30整形+修邊+沖孔及整形前后對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

圖12 實(shí)物圖

通過對(duì)車門內(nèi)板沖壓工藝的分析，采用拉延以及大面積整形兩種成形方式二次成形工藝方法，有效解決了拉延深度較大零件的拉延模具的缺陷，提升了工藝設(shè)計(jì)的靈活性，降低了拉延模深度，降低了拉延成形的風(fēng)險(xiǎn)，降低了對(duì)拉延模的質(zhì)量要求及日常保養(yǎng)要求，從而降低了制造成本。

通過實(shí)物的在線生產(chǎn)，本工藝很好地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的精度及品質(zhì)要求，零件無(wú)起皺、開裂等質(zhì)量缺陷，合格率95%，很好地滿足了裝車精度要求。同時(shí)降低了拉延深度，減小了模具磨損，減輕了模具保養(yǎng)壓力，提高了模具壽命。