徐莉

摘 要：根據(jù)零件特征，結(jié)合AutoForm分析結(jié)果，對(duì)前門鉸鏈加強(qiáng)板及相關(guān)件的設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化建議，按照新的方案來設(shè)計(jì)，可以改善原方案沖壓質(zhì)量，提高材料利用率，降低工序、模具等的成本。

關(guān)鍵詞：鉸鏈加強(qiáng)板 可成型性 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 相關(guān)背景

汽車前門鉸鏈加強(qiáng)板是前門的重要結(jié)構(gòu)件之一，用于增加前門上下鉸鏈及限位器安裝面的強(qiáng)度，以保證前門的垂直剛度。根據(jù)加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)中會(huì)選用不同的沖壓工藝（拉延或成型）。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期進(jìn)行沖壓可成型性分析可以最大程度避免后期制造問題（開裂、起皺、回彈等）的發(fā)生，還可以更好的優(yōu)化沖壓工藝，降低廢料率、工序、模具等制造成本。目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用AutoForm軟件對(duì)鈑金件進(jìn)行沖壓可成型性分析。

某車型在前期設(shè)計(jì)時(shí)，采用如圖1所示的鉸鏈加強(qiáng)板設(shè)計(jì)方案：上鉸鏈加強(qiáng)板加強(qiáng)區(qū)域覆蓋了限位器和后視鏡的安裝位置，下鉸鏈加強(qiáng)板加強(qiáng)區(qū)域延伸覆蓋了車門拐角區(qū)域。

2 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的沖壓工藝及問題

2.1 下鉸鏈加強(qiáng)板的沖壓工藝及問題

將下鉸鏈加強(qiáng)板導(dǎo)入AutoForm進(jìn)行可成型性分析。根據(jù)其結(jié)構(gòu)及包絡(luò)體體積，選擇成型工藝，落料、成型、沖孔，3序可完成。成型性結(jié)果如圖3所示。

存在問題：（1）料邊線精度差：由于零件較小，鉸鏈安裝孔的角度不滿足定位要求，只能采用邊定位，定位準(zhǔn)確性較低，導(dǎo)致零件料邊線精度較差，最大偏差量在6mm。（2）零件起皺：從起皺云圖可以看出，最大起皺值達(dá)0.278，超出要求值0.04約7倍。（3）材料利用率低：從排樣結(jié)果上可以看到，兩焊接支腳之間的廢料較多，導(dǎo)致零件的材料利用率較低，僅69%。

2.2 上鉸鏈加強(qiáng)板的沖壓工藝及問題

將上鉸鏈加強(qiáng)板導(dǎo)入AutoForm進(jìn)行可成型性分析。首先觀察零件結(jié)構(gòu)，確定沖壓工藝。如圖4所示，該上鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)件集成了后視鏡加強(qiáng)板和限位器加強(qiáng)板，因此兩垂直面上均有較大深度的工作面（后視鏡安裝面約127mm，鉸鏈安裝面約144mm）。結(jié)合零件造型情況，此零件需要采用拉延工藝。鉸鏈和限位器安裝面較為平整，放在側(cè)壁不易產(chǎn)生沖壓負(fù)角，而后視鏡安裝面部分有較多臺(tái)階特征，如放在側(cè)壁則會(huì)有較多沖壓負(fù)角，故選擇后視鏡安裝面法向?yàn)闆_壓方向。通常情況下，我們會(huì)采用左右件對(duì)稱布置、共模生產(chǎn)的方案，如圖5所示。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，結(jié)合零件邊線角度進(jìn)行工藝規(guī)劃，該零件需要至少4序成型：落料、拉延、修邊+沖孔、側(cè)修邊+側(cè)沖孔。

拉延工序采用零件自身法蘭面作為壓邊圈基準(zhǔn)面，完成如圖5所示的模面設(shè)計(jì)。之后，需要對(duì)修邊線進(jìn)行檢查，一般情況下正修邊角度最大不應(yīng)超過20°，否則修邊毛刺會(huì)比較大，影響零件質(zhì)量和使用性能。上鉸鏈加強(qiáng)板的修邊角度檢查結(jié)果如圖6所示，其中紅色段修邊角度均超過20°，不滿足正修要求，需要進(jìn)行側(cè)修。

由于該零件有部分型面位于壓邊圈上，故計(jì)算時(shí)未設(shè)置拉延筋。經(jīng)AutoForm計(jì)算后獲得其可成型性結(jié)果如圖7所示。

存在問題：（1）零件開裂：由于零件的拉延深度較大（約144mm），在不設(shè)置拉延筋的情況下，零件仍有多處位置開裂，其中以鉸鏈安裝位置附近的特征開裂較為嚴(yán)重。（2）表面起皺：受零件特征限制，和在拉延過程中不均衡的走料情況，導(dǎo)致零件多處起皺。（3）材料利用率較低：?jiǎn)渭牧侠寐什蛔?0%；（4）側(cè)修邊區(qū)域過多，模具成本較高。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

優(yōu)化方案應(yīng)解決的主要問題有：（1）解決零件成型過程中出現(xiàn)的起皺、開裂等表面質(zhì)量問題；（2）提高材料利用率，降低板料成本；（3）優(yōu)化沖壓工藝，降低模具成本；（4）不增加零件數(shù)量。

提出的優(yōu)化方案如下：

如圖8所示，（1）將上鉸鏈加強(qiáng)板沿紅線所示拆分為件①后視鏡加強(qiáng)板和件②上鉸鏈加強(qiáng)板，同時(shí)切除件②上黃色陰影部分；（2）將下鉸鏈加強(qiáng)板沿紅色線切除件④部分，僅保留件③下鉸鏈加強(qiáng)板部分，同時(shí)補(bǔ)出件③黃色陰影部分；（3）將件②與件③合并為一個(gè)件，即鉸鏈加強(qiáng)板。

按上述分件方案重新設(shè)計(jì)，并優(yōu)化各零件邊界搭接后，得到如圖9所示的最終方案，新方案共2個(gè)零件，后視鏡加強(qiáng)板和鉸鏈加強(qiáng)板。新方案的兩個(gè)零件都有一個(gè)較為平整一致的主體面，主體面外連接的法蘭邊都較短，且各主體面都有可以作為沖壓定位孔使用的零件孔，這樣的零件制造難度明顯降低。

3.1 后視鏡加強(qiáng)板可成型性分析

將后視鏡加強(qiáng)板導(dǎo)入AutoForm進(jìn)行可成型性分析，采用成型工藝，3序可完成：落料、成型、沖孔。成型性結(jié)果如圖10所示，零件沒有開裂風(fēng)險(xiǎn)，失效性遠(yuǎn)低于要求值，起皺風(fēng)險(xiǎn)在允許的范圍內(nèi)，且材料利用率提升至76.95%。

3.2 鉸鏈加強(qiáng)板可成型性分析

將鉸鏈加強(qiáng)板導(dǎo)入AutoForm進(jìn)行可成型性分析，采用成型工藝，3序可完成：落料、成型、沖孔，為保證后續(xù)有足夠的調(diào)試余地，預(yù)留整形工位。成型性結(jié)果如圖11所示，零件沒有開裂風(fēng)險(xiǎn)，失效性遠(yuǎn)低于要求值，起皺風(fēng)險(xiǎn)在允許的范圍內(nèi)，且材料利用率提升至82.66%。

4 結(jié)語

更好的零件質(zhì)量，更低的制造成本，是汽車制造業(yè)不斷追求的目標(biāo)。在前期設(shè)計(jì)時(shí)即對(duì)零件進(jìn)行可成型性分析必不可少，我們始終追求更高的材料利用率，更高的可制造性，更簡(jiǎn)潔的工序動(dòng)作，更簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)，為此，我們依托AutoForm軟件的助力，向零件設(shè)計(jì)溯源，提出更好的分縫分件方案，共同優(yōu)化。