宋琪峰

摘 要：汽車(chē)行業(yè)是全球制造業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。汽車(chē)高強(qiáng)度座椅結(jié)構(gòu)件是汽車(chē)的重要組成部分，也是駕駛者和乘客的座位，在汽車(chē)制造中占有重要地位。本文深入探討了汽車(chē)高強(qiáng)度座椅結(jié)構(gòu)件制造的工藝流程及模具設(shè)計(jì)內(nèi)容，以期提高模具設(shè)計(jì)效率，保障座椅結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：沖壓工藝;CAE技術(shù);沖壓模具設(shè)計(jì);缺陷

汽車(chē)座椅的主要功能是為了駕駛者和乘客提供便于操作、舒適、安全和不易疲勞駕駛的座位，因此對(duì)汽車(chē)高強(qiáng)度座椅結(jié)構(gòu)連接件的開(kāi)發(fā)的安全性設(shè)計(jì)目標(biāo)就是盡可能的避免座椅安全功能的失效情況的發(fā)生。汽車(chē)在行駛中，座椅的壽命應(yīng)足夠長(zhǎng)，不能過(guò)早變形和損壞;受沖擊載荷作用時(shí)，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。所以座椅設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)汽車(chē)座椅的特性進(jìn)行計(jì)算分析，盡量以最少的材料，最小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度、安全以及舒適性要求。通過(guò)對(duì)此的研究，能夠?qū)ν?lèi)座椅的強(qiáng)度特性等具有一定的參考價(jià)值，并對(duì)我國(guó)的汽車(chē)座椅的自主開(kāi)發(fā)也具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 汽車(chē)高強(qiáng)度座椅結(jié)構(gòu)件沖壓工藝設(shè)計(jì)

1.1 沖壓工藝的概念

所謂沖壓工藝是在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，通過(guò)模具在壓力作用下分離或變形，從而得到一定形狀的工件的加工方法。使用沖壓方法加工的工件被稱為沖壓件，沖壓工藝是汽車(chē)制造生產(chǎn)中的重要工藝重要步驟。

1.2 沖壓加工工序的分類(lèi)

在沖壓加工生產(chǎn)中，沖壓加工方法可分為兩個(gè)大類(lèi)工序，即分離與成型工序。分離工序主要是對(duì)制件和坯料沿確定的輪廓進(jìn)行分離，從而達(dá)到預(yù)期的效果。成型工序是指在確保坯料完整的前提對(duì)坯料進(jìn)行塑性變形加工，從而得到預(yù)期尺寸和形狀的座椅結(jié)構(gòu)件。按沖壓加工方式進(jìn)行劃分，可將沖壓過(guò)程分為落料、沖孔、切斷、彎曲、拉伸、翻邊、修邊和整形等。

1.3 沖壓工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟

由于高強(qiáng)度座椅結(jié)構(gòu)件形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求和剛度要求高，一次成型難度大，需要經(jīng)過(guò)多個(gè)工序才能得到符合要求的制件。在汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多種因素，不僅要滿足現(xiàn)階段汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)效率需求，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合工藝生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)因素，并對(duì)座椅結(jié)構(gòu)件沖壓生產(chǎn)工藝方案進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核。其步驟包括：沖壓件分析、沖壓工藝方案制定、確定沖壓工藝方案、模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)形式的選定和沖壓設(shè)備的選擇。

1.3.1 沖壓件工藝技術(shù)分析

根據(jù)每個(gè)部件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸，材料性能，利用率要求不同進(jìn)行分析，目前有以下兩種技術(shù)：

（1）采用有限元法的分析技術(shù)。即是通過(guò)UG建立零件的幾何模型，再通過(guò)IGES接口，將CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入到前處理器Hyermesh處理，建立可靠、有效的有限元模型，解決了整個(gè)因板料激烈變形而出現(xiàn)的表面擦傷嚴(yán)重，零件形狀、尺寸不精確、彎曲處變形嚴(yán)重等缺陷問(wèn)題，從而座椅結(jié)構(gòu)件質(zhì)量提高20%，零件加工成本降低了30%以上。

（2）采用金屬材料塑性成形技術(shù)。即是當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)該金屬的屈服極限之后即使外力停止作用，金屬的變形保留下來(lái)。解決了零件在傳統(tǒng)成型技術(shù)中回彈，變形，材質(zhì)性能改變等問(wèn)題，使零件的剛性強(qiáng)度提升了20%，零件的使用壽命增加了10%。

1.3.2 沖壓工藝方案的確定

根據(jù)座椅結(jié)構(gòu)件要求及性能特點(diǎn)，確定采用沖壓工藝流程為：一次側(cè)修邊、沖孔、折彎翻邊、側(cè)修邊和整形。

1.3.3 修邊沖孔工序設(shè)計(jì)

由于汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件尺寸小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如采用一次成形工藝，可能導(dǎo)致沖孔形成的廢料無(wú)法及時(shí)排出，因此，在沖孔和修邊設(shè)計(jì)時(shí)，垂直修邊和斜楔修邊相結(jié)合的方式，在修邊的同時(shí)沖出圓孔。

在確定修邊線后，盡量采取垂直于零件型面的方向。當(dāng)條件不適宜時(shí)，可采用斜楔工藝方法進(jìn)行修邊。當(dāng)采用該斜楔方法時(shí)，應(yīng)確保修邊方向應(yīng)與型面角度小于15°，不宜大于30°。在確定修邊方向后，應(yīng)當(dāng)充分考慮后續(xù)模具設(shè)計(jì)的工序，盡量保證模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化，避免對(duì)后續(xù)工序帶來(lái)不必要的麻煩。

1.3.4 折彎翻邊成型和整形工序設(shè)計(jì)

折彎翻邊成型和整形工序是整個(gè)沖壓工藝的成型的重要一步，經(jīng)過(guò)上述修邊沖孔等工藝，那么后續(xù)工藝就是要使坯料形狀接近制件成品形態(tài)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就需要用到“折彎翻邊成型”工藝，但是在成型時(shí)，對(duì)于某些零件結(jié)構(gòu)因素，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、起皺，翻邊外漲，不到位等缺陷，所以，在翻邊成型之后還需要增加整形處理，以便于對(duì)座椅結(jié)構(gòu)件形狀進(jìn)行校正和檢查。

2 汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件沖壓模具工序分類(lèi)

在汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中，模具是沖壓工藝的必要組成，按功能、工藝的不同，可將汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件模具分為修邊沖孔模具、修邊模具、整形模具，還有一種多工位級(jí)進(jìn)模（包含以上所有工藝的一種模具），在這里也大致介紹下多工位級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)方法。

2.1 多工位模具大致總裝圖

模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件/下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。

條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷(xiāo)作為粗定距，在落料凸模上安裝導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上的導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。

3 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)座椅結(jié)構(gòu)件是汽車(chē)重要組成部分，也是駕駛者和乘客提供便于操作、舒適、安全和不易疲勞駕駛的座位，在汽車(chē)裝置中占有重要地位。在座椅結(jié)構(gòu)件沖壓工藝研究及模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)制定詳細(xì)的工藝方案，借助CAE技術(shù)，對(duì)拉深工藝進(jìn)行分析和研究，優(yōu)化工序參數(shù)。同時(shí)，借助UG軟件對(duì)沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此簡(jiǎn)化沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)工序，提高模具設(shè)計(jì)效率，保障座椅結(jié)構(gòu)件的制件質(zhì)量。

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