唐貴榮

（廈門金龍汽車車身有限公司，福建 廈門 361023）

0 引 言

隨著原材料的價(jià)格提升及國內(nèi)日益激烈的市場競爭，材料利用率的提高關(guān)系企業(yè)能否正常生產(chǎn)經(jīng)營，是必須認(rèn)真對(duì)待的問題。如何提高材料利用率的同時(shí)保證零件質(zhì)量的穩(wěn)定，是模具廠不斷研究的課題。

汽車后圍左/右連接板屬于車身內(nèi)板件，其表面質(zhì)量要求沒有外覆蓋件高。采用拉深工藝成形可保證零件表面質(zhì)量的穩(wěn)定性，但拉深補(bǔ)充面的廢料占比大，材料利用率低。通過對(duì)零件形狀的初步分析，利用Autofrom軟件進(jìn)行CAE模擬分析，制定優(yōu)化成形過程的方案，避免了成形過程中料片缺少壓料力而導(dǎo)致材料流入無法控制引起的起皺等缺陷。

1 后圍左/右連接板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1所示為某車型后圍左/右連接板，材質(zhì)為GC270C，屬于中低強(qiáng)度的冷軋板，料厚為1.2 mm。零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①具有上、下2個(gè)方向的法蘭結(jié)構(gòu)；②下法蘭為內(nèi)凹翻邊且邊緣為鋸齒形狀；③下法蘭的2個(gè)凸臺(tái)下緣、法蘭邊與沖壓方向成負(fù)角。

圖1 某車型后圍左/右連接板

2 后圍左/右連接板成形工藝分析

后圍左/右連接板形狀類似于V形，一般采用拉深成形容易控制成形零件的表面質(zhì)量，工藝方案：拉深→修邊沖孔→沖孔剖切側(cè)修邊側(cè)沖孔→翻邊整形→沖孔側(cè)修邊側(cè)沖孔。板件在凸模與凹模接觸前，壓邊圈和凹模將外緣材料鎖緊。板件成形過程中壓邊圈控制了材料的流入速度，減少了起皺的情況。但拉深工序需要成形較多外部型面，廢料區(qū)域多，導(dǎo)致材料利用率低。

為了提高材料利用率且保證成形零件的表面質(zhì)量，將工藝方案調(diào)整為：落料沖孔→翻邊成形→沖孔剖切側(cè)沖孔→整形→沖孔側(cè)修邊側(cè)沖孔。采用翻邊成形工序的缺點(diǎn)如圖2所示，下法蘭內(nèi)凹翻邊造型起伏大，表面質(zhì)量較難控制。為了保證成形零件的表面質(zhì)量，驗(yàn)證翻邊成形工序的可行性，需要進(jìn)一步分析成形過程，制定有效的成形優(yōu)化方案。

圖2 后圍左/右連接板

3 CAE成形過程分析

按照常規(guī)翻邊成形方案設(shè)定工具體，成形部件可分為上模鑲件、壓料器、下模鑲件、托料器。通過觀察零件形狀與結(jié)構(gòu)，需要先成形中部大面的形狀并壓緊后再進(jìn)行向下翻邊成形，下翻邊完全成形后再進(jìn)行上翻邊。

如圖3所示，經(jīng)CAE分析發(fā)現(xiàn)在翻邊成形工序中由于零件下法蘭邊翻邊面長，上模鑲件下翻邊到底前30 mm材料流入速度加快，在有凸臺(tái)下緣等特征的位置出現(xiàn)鼓包。隨著工具體進(jìn)一步翻邊到位，有鼓包位置的板料受擠壓后產(chǎn)生起皺。

圖3 CAE分析無托料成形過程

通過以上CAE分析結(jié)果，一般成形過程難以控制材料的流入，容易出現(xiàn)起皺，下法蘭邊的表面質(zhì)量不穩(wěn)定。為減少和消除下法蘭面的起皺，保證翻邊面的平整，增加新工具體——外托料器，在下部的法蘭處采用托料翻邊工藝，上模鑲件向下翻邊工作過程中與外托料器共同作用，壓緊料片。如圖4所示，成形過程中板料受約束不會(huì)提前流入，能有效消除起皺的情況。

圖4 CAE分析托料成形過程

4 模具工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示，采用上下翻邊成形的模具結(jié)構(gòu)。在成形過程中，通過安裝在托料器5上的外托料器4先與上模鑲件2接觸并壓住零件的下法蘭處翻邊面，翻邊面因受到壓料力而控制了材料的流入。模具零件工作到底時(shí)，零件最終成形，翻邊面的成形質(zhì)量得以控制。

圖5 翻邊模結(jié)構(gòu)

模具工作過程：模具工作初始狀態(tài)時(shí)，機(jī)床頂桿頂起，坯料放置在托件器5上，外托料器4位于初始位置與坯料接觸；工作中，上模向下移動(dòng)，壓料器9先與坯料接觸并壓緊，在壓料面區(qū)域成形；壓料器9運(yùn)動(dòng)到底后，零件中間部分型面成形到位；隨著上模向下移動(dòng)，上模鑲件2與外托料器4接觸，壓緊坯料；上模持續(xù)向下移動(dòng)，外托料器4上的坯料逐漸與托料器5的翻邊凸模面接觸，開始成形零件的下法蘭；隨著外托料器4運(yùn)動(dòng)到底，下法蘭處翻邊板料全部流入托料器5的翻邊凸模面，下翻邊成形到位；上模持續(xù)向下移動(dòng)，機(jī)床頂桿受上模擠壓，托料器5向下運(yùn)動(dòng)，剩余未成形的坯料型面與下模鑲件14接觸，開始向上翻邊；隨著上模接觸到限位器10，托料器5也運(yùn)動(dòng)到位，模具工作到底，零件所有型面成形完成；上?；赝耍〕隽慵?，一個(gè)工作流程結(jié)束。

為了保證運(yùn)動(dòng)過程中各運(yùn)動(dòng)部件的順序，先向下翻邊再向上翻邊，必須要求機(jī)床頂桿13的頂出力大于上氮?dú)鈴椈?的力，上氮?dú)鈴椈?的力大于下氮?dú)鈴椈?5的力。

5 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 上模結(jié)構(gòu)

如圖6所示，上模主要由上模座1、上模鑲件2、壓料器9組成。上模鑲件2安裝固定在上模座1，壓料器9位于上模座1的腔體內(nèi)，壓力源由上氮?dú)鈴椈?提供，上模鑲件行程為130 mm，需大于托料器5與外托料器4的行程總合，才能實(shí)現(xiàn)先壓料再翻邊。

圖6 上模結(jié)構(gòu)

5.2 下模結(jié)構(gòu)

如圖7所示，下模主要由下模座11、下模鑲件14、托料器5、外托料器4組成。下模鑲件14安裝固定在下模座11，托料器5位于下模座14的腔體內(nèi)，壓力源由機(jī)床頂桿13提供，下模鑲件行程為55 mm，由機(jī)床控制。外托料器4位于托料器5腔體內(nèi)，壓力源由下氮?dú)鈴椈?5提供，行程為110 mm。外托料器4設(shè)有2處調(diào)壓臺(tái)，下法蘭面翻邊工作時(shí)與上模座1的調(diào)壓墊接觸，保證壓料力的平衡，方便現(xiàn)場人員調(diào)試，有助于提升零件最終成形的表面質(zhì)量。

圖7 下模結(jié)構(gòu)

6 結(jié)束語

對(duì)于汽車后圍左/右連接板類零件，通過工藝優(yōu)化，既實(shí)現(xiàn)了材料利用率的提升，又保證了零件成形的質(zhì)量。在翻邊成形模中采用下模增加外托料器，成形過程受約束，解決了零件成形過程中的起皺問題。模具制造調(diào)試完成后，經(jīng)過半年的生產(chǎn)運(yùn)行，成形零件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，模具結(jié)構(gòu)精簡便于維護(hù)且材料利用率高，產(chǎn)量預(yù)計(jì)可達(dá)50萬次/年，大幅節(jié)約了材料成本。