某汽车后端上板冲压工艺设计

张树林

（1.桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004；2.广西科技大学鹿山学院，广西柳州545616）

某汽车后端上板冲压工艺设计

张树林1，2

（1.桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004；2.广西科技大学鹿山学院，广西柳州545616）

覆盖件的冲压工艺设计是覆盖件生产中非常重要的一个环节，其冲压工艺设计是否合理，将直接影响产品的生产过程和质量。以某型面包车后端上板为例，对其冲压工艺进行分析，完成了其工艺设计的过程，为同类型产品的工艺设计过程提供了实例参考。

覆盖件；冲压工艺设计；DL图

汽车覆盖件的成形技术越来越成熟，有些覆盖件的结构也越来越复杂，但是不管产品的结构怎么变化，基本上都脱离不了拉延、修边、翻边、整形和冲孔等基本成形工序[1]。根据产品的结构特点和成本考虑，有时需要将一些工序合并，如修边冲孔、翻边整形、冲孔侧冲孔等。本文以某型面包车的后端上板（如图1所示）为例，介绍产品的冲压工艺分析过程、工艺的确定和三维工艺数模工艺方案（DL图）的设计。

图1　后端上板三维数模

1　冲压工艺分析

后端上板位于车厢尾端后端板总成上，是内板类零件，是车厢的主要铆接件之一，布置安装车厢尾端的线束和管路等，其质量直接影响到车厢的强度和抗碰撞能力。后端上板属于汽车内部的板件，产品的表面质量比外观件要求相对较低，但对产品的刚度和强度的要求却相对较高，产品的型面需要充分成形，从而保证零件的刚度[2]。由于对后端上板的刚度、强度的要求和需要在其上安装各种线束等，所以零件的表面和过孔不允许出现缩颈、开裂、起皱和毛刺大等成形缺陷。

由于后端上板有抗防撞要求，所以零件的材料为高强板B280VK-FB-D，料厚0.7 mm，零件高度为182 mm.根据零件的结构特点，工艺简要分析如下：

（1）零件比较大，结构复杂，而且零件材质为高强板，所需要的拉延力和压边力应该比较大，结合生产车间现有设备特点，决定采用单动液压机进行拉延，闭式双点压力机进行修边、冲孔。

（2）零件的拉延深度较深，为了降低拉延深度，零件应该旋转角度来拉延，这样不但可以降低缩颈、开裂等成形风险，也可以减少用料，提高材料的利用率。

（3）在设计型面的工艺面时，由于零件的型面较复杂，在保证零件在成形过程中材料流动均匀，不出现开裂、起皱等成形缺陷的同时，又要保证型面成形充分，提高零件的刚度。

（4）在设计拉延工艺补充面，要考虑后续工序成形的可行性。由于零件的结构比较特殊，如图1所示的小翻边无法在拉延工序成形出来，而且为了后序的切边工序的实现，小翻边部分和零件的边缘部分应该先拉直，修边完后，后序再进行翻边整形。

（5）零件的孔比较多，又不在同一平面上，同时考虑修边废料排出方便，零件要旋转角度，分两序来进行冲孔和修边，而且4个21 mm×6 mm的卡扣孔和2个异形长采用斜楔进行侧冲。

通过上述的工艺分析，后端上板的冲压工序基本上可以确定为四道工序，分别为：

（1）拉延工序（拉延DR）；

（2）修边冲孔工序（修边TR+冲孔PI）；

（3）修边冲孔工序（修边TR+冲孔PI+侧冲孔CPI）；

（4）翻边整形工序（翻边BUR+整形RST）。

2　冲压工艺设计

2.1拉延

（1）拉延方向的确定

根据拉延方向确定的基本原则，在车体坐标中，后端上板左右两边的型面是完全对称的，但前后方向的拉深落差比较大，根据拉延方向的选择原则，后端上板前后方向应旋转一定的角度，使凸模两侧的包容角α和β尽量接近，两侧流入凹模的坯料保持均匀（即在车体绝对坐标里，绕着X轴旋转32°），因此冲压方向为如图2所示坐标轴Z轴的正方向。按此冲压方向，借助CAE软件Dynaform5.7进行冲压角度分析，拉延件整体成形性较好，不存在拉深负角或临界角问题。

图2　冲压负角的等值线云图

（2）压边面的设计

压边面是工艺面的主要组成部分，即分模面以外的部分[3]。根据压边面确定的基本原则，该后端上板零件在车体坐标中绕着X轴旋转32°后，拉延深度降低，材料的流动更好，根据压边面设计要点，结合零件的实际情况，设计后端上板的压料面如图3所示。

图3　拉延模的压边面

（3）其他工艺补充设计

1）工艺补充是出于拉延工艺和压边面考虑，因此设计工艺补充时要考虑会不会对后序切边和翻边有影响，保证后序的定位稳定性，制件取料方便，尽量采取垂直修边等。

2）工艺补充是拉延工艺重要组成部分，但拉延后又需要修切掉，所以工艺补充部分尽量减少，以提高材料的利用率[4]。

3）根据零件各部位成形特点，在压边面上设置拉延筋或拉延槛，可有效地调整毛坯料的进给速度。

4）工艺孔及工艺切口。有的零件存在局部突起或鼓包，不利于毛坯料流动，会造成零件局部破裂，这时就要采取开工艺孔或工艺切口来改善拉延条件，以便从工艺补充内部得到材料补充。工艺孔或工艺切口必须是在修边线之外，修边时不能影响制件的形状。

（4）拉延工艺数模

根据上述拉延工艺原则和要点，利用CAD软件（NX8.0）绘制拉延工艺数模（DL图），如图4所示。

图4　拉延DL图

2.2修边冲孔

在选择修边方向时，首先考虑修边质量。所选修边方向应该尽量与制件型面垂直，必要时采用斜楔修边，但修边方向与制件型面法向的夹角一般在15°以内为好[5]。

零件外边缘修边冲孔时，为了方便废料排出，废料长度：长条型废料长度小于等于600 mm，宽度小于等于250 mm；L型废料长度小于等于500 mm.为了保证废料从废料刀一侧落下，必须对模具一周废料刀周密考虑，即顺时针或逆时针沿周设置，并且废料刀的刀面角度为5°.

因为后端上板结构特点，考虑修边质量和废料排出方便，后端上板安排有两道修边冲孔工序，第一序修边冲孔位置和废料刀位置如图5所示。为了实现拉延工艺的可行性，提高修边质量，简化模具结构，制件长度方向的另一侧边缘修边线，在制件旋转32°回到车体坐标后，采用垂直修边方式进行修边和冲正面的孔，同时侧面的孔采用侧冲孔方式冲出，如图6所示。这样，在这两序修边冲孔中，完成所有的修边和冲孔。

图5　修边+冲孔工序示意图

图6　修边+冲孔+侧冲孔工序示意图

2.3翻边整形

翻边整形是覆盖件冲压的关键工序之一，翻边质量的好坏及翻边位置是否准确和整形到位与否，将直接影响到制件的产品质量和刚性，最终将影响到车身焊接和装配的质量。

较为合理的翻边方向应该达到翻边凹模运动方向和翻边凸模、立边相一致的要求。车身冲压覆盖件型面一般都比较复杂，在工艺上基本实现不了一次拉延形成到位，往往需要通过修改拉延件的局部形状或R角半径来改善拉延条件，防止制件在拉延中开裂或缩颈，再通过增加整形工序完成零件成形过程。在后端上板成形过程中，需在翻边整形工序中完成的翻边位置和整形位置如图7所示。

图7　翻边整形位置示意图

该冲压工艺设计目前已在柳州某公司应用于实际生产，经过模具调试，可获得合格的产品，冲压工艺设计合理，满足零件成形要求。

3　结束语

本文按照后端上板的工艺特点，分析了零件冲压成形工艺的可行性，完成了设备的选择和冲压工序的分配。在工艺分析的基础上，进行了冲压工艺的和冲压工序的设计，主要包括冲压方向、工艺补充面设计、翻边展开、修边线的确定、修边冲孔的次序、压边面设计、拉延筋的布置等。按照工艺分析结果，利用三维设计软件NX8.0初步完成了冲压工艺数模（DL图）。

[1]王福香.车身外覆盖件冲压工艺方案设计[J].模具制造，2012，（7）：40-45.

[2]秦永法.汽车覆盖件模具设计[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3]向小汉.汽车覆盖件模具设计[M].北京：机械工业出版社，2013.

[4]薛松.基于Dynaform的加油口盒成形工艺分析及优化[J].热加工工艺，2013，42（11）：115-120.

[5]邝志伟.整体前侧围外板工艺分析及拉伸模设计[J].模具制造，2010，（5）：29-31.

Stamping Process Design of an Automobile Back End

ZHANG Shu-lin1，2
（1.College of Mechanical and Electronic Engineering，Guilin University of Electronic Technology，Guilin Guangxi 541004，China；2.The library of lu shan College off Guangxi University of science and technology，Liuzhou Guangxi 545616，China）

Stamping process design is a very important part in the production of covering parts，the stamping process design is reasonable，will directly affect the production process and quality of the product。In this paper，taking the back end of a bus as an example，the stamping process is analyzed，and the process design is completed，which provides an example reference for the process design of the same type of product.

covering parts；stamping process design；figure DL

TG76

A

1672-545X（2016）10-0084-03

2016-07-13

广西教育科学“十二五”规划课题成果《提高广西独立学院机械类专业学生实践与创新能力的研究与实践》（项目：2013C205）；2016年广西高等教育教学改革工程项目，2016JGA42816建设产教融合实训基地的探索与实践——以广西科技大学鹿山学院模具专业为例。

张树林（1983-），男，学士，讲师，研究方向：模具技术。