基于AutoForm的后地板上横梁连接板工艺优化设计

2019-07-15贾庚凤

装备制造技术 2019年5期

贾庚凤

（东风柳州汽车有限有限公司，广西柳州545005）

0 引言

零件冲压工艺的制定应以消除和防止冲压缺陷的产生为目标，同时应考虑工装制造能力、生产水平、工装制造周期、投资成本及冲压生产的场地条件和生产设备等[1]。本文以某车型后地板上横梁连接板工艺设计为例，介绍零件的整个工艺优化设计过程，以选择性价比高的制造工艺，可作为类似零件的工艺设计和模具设计的参考。

1 产品结构分析

制定冲压工艺，首先考虑的是产品的生产方式，根据生产方式制定产品冲压工艺，即是在手动生产线上还是在自动化生产线上生产。本文介绍的后地板上横梁左/右连接板是在手动化生产线上生产，人工送料和取料，生产效率为2~3冲次/min。

产品结构分析：后地板上横梁左/右连接板，连接后地板总成和侧围总成，结构外形呈“L”形，对连接强度有要求，该零件材质为B280VK，料厚为2.0 mm；批量生产；面和孔的功能要求如图1，精度要求见表1。

图1 面和孔的功能

表1 精度要求表

2 工艺方案分析

2.1 拉延成形方案

拉延成形方案1：结合零件的整体结构和成形性，设计为单件拉延成形，冲压方向设定如图2（a），旋转中心点：（X：2 610 mm，Y：-450 mm，Z：300 mm)，旋转方向：（X：-28°，Y：0°，Z：90°），如图 2（b）所示，拉延成形过程起皱，拉延到底材料无法展开，产生叠料，该成形方案不可行。

图2 单件拉延模拟结果

方案2：旋转中心点不变，将调整冲压方向至（X：-35°，Y：0°，Z：90°），并在拉延模上模增加压料板，如图 3（a）所示，成形分析结果如图 3（b）所示，从图中可以看出，通过增加上模压料板，正面的起皱得到解决，但是零件两个侧壁及端头的起皱没有得到解决。

图3 增加压料板模拟结果

方案3：在方案2的基础上，将端头改为开口拉延，分析结果如图4所示，端头起皱消除，但拉延到底开裂，且开裂位置延伸至产品线以内，如图4（b）；零件两个侧壁起皱叠料没有得到改善，如图4（a）。

图4 开口拉延模拟结果

方案4：在方案2的基础上，调整冲压方向至（X：-15°，Y：0°，Z：90°），将左侧端头改为半开口拉延，分析结果显示，只有一侧拉延过程起皱，另一侧起皱得到解决，如图5（a）所示。其中一处圆角有开裂风险，可通过拉延放大圆角，后工序整形到位解决此处开裂风险。

图5 半开口拉延模拟结果

方案 5：将冲压方向调整至（X：165°，Y：0°，Z：-90°），即冲压方向与方案4相反，如图6所示。拉延成形过程侧壁起皱，拉延到底局部开裂，且开裂位置延伸至产品线以内，如图7所示。

图6 反向拉延冲压方向

图7 反向拉延模拟结果

综合分析以上5个拉延方案，方案4为成形效果最好的一个方案，由于零件结构限制，无法设计双件合并拉延工艺，材料利用率为58.3%，一共为5工序，左右件共需开10套模具。

2.2 落料成形工艺

落料成形方案1：左、右件除孔的数量不同之外，其余部分完全对称，考虑到模具成本和生产成本，优先考虑左右件合并生产的方案；冲压方向设定如图8所示，旋转中心点：（X：2 610 mm，Y：-450 mm，Z：300 mm），旋转方向：（X：-180°，Y：0°，Z：-90°），即中间部分与冲压方向垂直。成形过程如下：由于零件高低差较大，上模触料顺序不同，两端头最先触料，导致料片向中间鼓起，如图9所示，不利于后续成形，成形到底后，零件多处开裂，如图10所示，该方案不可行。

图8 落料成形冲压方向

图9 成形过程料片鼓起

图10 落料成形模拟结果

落料成形方案2：在方案1的基础上，将冲压方向调整至：（X：165°，Y：0°，Z：-90°），如图 11 所示。调整冲压方向后零件高低差较小，成形时上模镶块同时触料，并在左右件合并部位上模增加压料板压料，如图12所示，防止成形过程中间翘起，影响后续成形。成形过程如图12所示，侧壁仅有轻微起皱，成形到底前3 mm，起皱基本消失。成形到底如图13所示，零件边界变化急剧（即处边界内凹处）成形到底开裂比较严重，该方案不可行。