文/龔玉祿，陳士佳，段清秀·長城汽車股份有限公司，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

如何在激烈的競爭中搶占先機(jī)，是每個(gè)車企必須直面的問題。在眾多舉措中，提高效率、降低成本是提升車企競爭力的重要方法。圍繞著提效降本的核心命題，汽車模具技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和應(yīng)用新技術(shù)中。在眾多提效降本模具技術(shù)中，一模雙腔工藝具備明顯優(yōu)勢(shì)，可明顯提升生產(chǎn)效率，降低開發(fā)成本及人員維護(hù)工時(shí)。

一模雙腔廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的左右件工藝設(shè)計(jì)中，具有提升生產(chǎn)效率，縮短調(diào)試、生產(chǎn)備模工時(shí)，減少模具存放空間，降低一次性投資成本等優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前整車市場競爭日益激烈，提效降本為各車企提升競爭力的有效方式。為有效支撐提效降本指標(biāo)，沖壓工藝尋求突破與提升，一模雙腔工藝已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品左右狀態(tài)。本文主要研討一模雙腔工藝實(shí)現(xiàn)2 種不同產(chǎn)品的工藝方案。

零件介紹

后地板及后圍板均位于整車的后部區(qū)域，是車身地板的重要組成部件，是地板區(qū)域重要的承力組件。由于其在整車結(jié)構(gòu)中作用的通用性，可作為平臺(tái)件供多款相似車型共同使用。圖1 為某車型后地板與后圍板產(chǎn)品。后地板材質(zhì)為DC01-FB，料厚為0.7mm，產(chǎn)品尺寸為1460mm×844mm×188mm，后圍板材質(zhì)DC51D+Z-FB，料厚為0.7mm，產(chǎn)品尺寸為1440mm×755mm×50mm。兩者料厚一致，長度方向相差20mm，寬度相差89mm，高度相差138mm。經(jīng)初步對(duì)比，產(chǎn)品具備一模雙腔合模條件。

圖1 后地板與后圍板產(chǎn)品圖

拉延工藝分析

明確送料方向

確認(rèn)送料方向是一模雙腔工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵的步驟，送料方向直接影響工藝頂桿排布形式、廢料滑落方向安排及模具結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)等。結(jié)合此后地板產(chǎn)品形狀及尺寸，充分考慮壓邊圈頂桿施加力的均勻性，同時(shí)兼顧產(chǎn)品生產(chǎn)階段節(jié)拍，可確定產(chǎn)品生產(chǎn)階段送料方向(圖2)。

圖2 拉延工藝

確認(rèn)工藝中心間距

①確認(rèn)選用壓力機(jī)是否具備雙料片間距調(diào)整功能，因現(xiàn)場生產(chǎn)階段運(yùn)用此功能的場景不多，為降低投資成本，一般機(jī)床不具備此功能。當(dāng)機(jī)床不具備此功能時(shí)，需考慮機(jī)床可識(shí)別雙料片間距及范圍值。在一模雙腔工藝設(shè)計(jì)階段，需保證拉延成形階段板料間距大于200mm，板料整體長度值小于4000mm。

②結(jié)合2 種產(chǎn)品的成形性分析結(jié)果，確認(rèn)中間部位成形到底后板料走料量，進(jìn)而確認(rèn)壓料面寬度，再結(jié)合壓邊圈與凸模間隙、導(dǎo)板和導(dǎo)滑面寬度、模具中部加強(qiáng)筋寬度、后序模具廢料滑料空間等因素，最終確定此時(shí)的間距值b。一般情況下，b 值是大于200mm 的，故設(shè)計(jì)階段間距值按照b 值設(shè)計(jì)。因模具尺寸影響模具開發(fā)成本，故模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般選取b 的最小值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

拉延參數(shù)校核

在一模雙腔工藝中，拉延成形參數(shù)的校核是十分必要的，經(jīng)過校核，可規(guī)避后期現(xiàn)場生產(chǎn)中的機(jī)床不匹配、成形力不足、成形階段壓力機(jī)“悶死”等現(xiàn)象。成形參數(shù)的校核主要涉及成形能量和模具偏載。

⑴成形能量校核。以后地板為例，首先從Autoform 分析結(jié)果中調(diào)出后地板成形力曲線圖(圖3)，將曲線圖上部陰影區(qū)劃分為3 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)面積即為每個(gè)區(qū)域的成形能量值。然后在線圖中查找關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值：a(-185.73mm,0kN)；b(-1803mm,1604.2kN)；c(-35.68mm,1663.7kN)；d(-13.55mm,1940.2kN)；e(0mm,6800kN) 。最后依據(jù)多邊形面積計(jì)算公式，計(jì)算各區(qū)域成形能量值。

圖3 后地板成形力曲線

區(qū)域1 成形能量為 244772J；區(qū)域2 成形能量為39877J；區(qū)域3 成形能量為59215J；則成形總能量為3 個(gè)區(qū)域能量的和，約等于344kJ。使用同樣的方法計(jì)算出后地板成形能量為396kJ，兩者能量和為740kJ。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)備能量值1150kJ，故設(shè)備可提供成形能量滿足生產(chǎn)需求。

1)模具偏載校核。①拉延成形力及與機(jī)床中心數(shù)值的確定：綜合考慮產(chǎn)品工藝材料流入量、頂杠數(shù)據(jù)排布、板料形狀尺寸等因素，確定后地板、后圍板與機(jī)床中心的距離分別為725mm、675mm，兩個(gè)產(chǎn)品工藝中心間距為1400mm。經(jīng)Autoform分析，兩個(gè)產(chǎn)品成形力分別為540t、680t，成形力之和為1220t。一般情況下，校核機(jī)床是否具備產(chǎn)品成形所需力時(shí)需乘以安全系數(shù)(1.2 ～1.5)，則成形力乘以系數(shù)約為1830t。

②拉延成形偏載量的計(jì)算：設(shè)模具中心與后地板工藝中心距離為X，則模具中心與后圍板工藝中心距離為1400-X。利用杠桿原理，列出算式540×X=680×(1400-X)，求得X=780。即后地板工藝中心距離模具中心780mm。即，整體工藝中心距離機(jī)床中心55mm，且位置偏后圍板一側(cè)。圖4 為某2400t 生產(chǎn)機(jī)床偏載曲線圖，當(dāng)計(jì)算中心偏載數(shù)值在對(duì)應(yīng)成形力四邊形區(qū)域內(nèi)，即可認(rèn)定此時(shí)偏載滿足機(jī)床要求。圖4 中紅色線為整體工藝中心X 向偏心位置，從圖中可以看出坐標(biāo)值位于1800t 四邊形區(qū)域內(nèi)，故X 向偏載在機(jī)床允許范圍內(nèi)。由于產(chǎn)品均為對(duì)稱件，故Y 向無偏載情況。

圖4 合模偏載校核曲線

后序工藝及模具結(jié)構(gòu)

由于產(chǎn)品工藝中心的距離在拉延工藝設(shè)計(jì)階段已確定，故雙腔后序工藝設(shè)計(jì)階段需重點(diǎn)保證兩個(gè)產(chǎn)品工藝中心間距與拉延階段保持一致，以便于生產(chǎn)階段工序件在模具間的自動(dòng)化傳遞。其他諸如修邊、翻邊等工序內(nèi)容與單腔工藝設(shè)計(jì)一致，保證最終產(chǎn)品成形狀態(tài)即可。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需以工藝數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在保證模具結(jié)構(gòu)性能基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具輕量化設(shè)計(jì)，以降低模具開發(fā)成本。同時(shí)還需對(duì)工藝設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行結(jié)構(gòu)校核，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)存在問題時(shí)，需及時(shí)反饋商談，按照合理方法修改，以避免實(shí)際生產(chǎn)階段出現(xiàn)問題。模具結(jié)構(gòu)見表1。

表1 模具結(jié)構(gòu)

結(jié)束語

針對(duì)不同產(chǎn)品，合理應(yīng)用一模雙腔模具工藝及結(jié)構(gòu)，是降低成本、提升生產(chǎn)效率的重要舉措。隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出越來越多的新工藝，新結(jié)構(gòu)。大膽熟練的創(chuàng)新及應(yīng)用，才會(huì)益于模具行業(yè)的良性發(fā)展。當(dāng)然，更多的創(chuàng)新需應(yīng)用于現(xiàn)場，在策劃不同產(chǎn)品的一模雙腔模具工藝及結(jié)構(gòu)時(shí)，需要經(jīng)過充分的驗(yàn)算，以避免后期現(xiàn)場生產(chǎn)階段存在問題。