某车型一模四件工艺设计及成形分析

2019-08-28崔礼春王三星

锻压装备与制造技术 2019年4期

李燕，崔礼春，王三星

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

随着全球宏观经济增速放缓，全球不同行业都受到一定程度的影响，汽车行业也不例外[1]。对内来说汽车行业竞争也越来越激烈，在当前的经济环境下，降低消费门槛，顺应贫富两极消费人群的生存性和炫耀性消费，才能在市场中站稳脚步[2]。模具是车的灵魂，模具开发费用在整车开发费用中占相当大比例，如何降低模具开发费用给很多工艺设计人员带来了难题；钢材的成本也至关重要，如何提高材料利用率是所有车企面临的问题；由于操作员工的短缺导致生产效率的提高成为很多外协厂关注的问题。本文通过结合这三个方面的顾虑，设计了一模四件的工艺，并对此件拉延充分性进行了CAE分析，此左右件三维数模图如图1所示。

图1 左右件三维数模

1 工艺设计

工艺设计主要对产品件进行初步的工序排布和结构布局，核算坯料尺寸、材料利用率、模具尺寸和机床吨位，并体现在工艺规划书中。

1.1 冲压方向

工艺设计的第一步就是要确定冲压方向，拉延模冲压方向的确定尤为重要，因为其关系到拉延模面的补充、坯料尺寸的大小以及零件的面品质量。由于此件两端深度不一致，拉延方向的选择需要根据合模的情况决定。

1.2 工序排布

该零件的造型经过分析可以采用一模四件进行拉延，既能提高材料利用率还能提高生产效率。该零件的工序排布内容为：OP10拉延-OP20修边/冲孔-OP30整形/修边/冲孔-OP40整形/修边/分切，如图2、3、4、5所示。为保证坯料充分成形，提高零件整体刚性强度及面品质量，以产品边缘直接向外延伸设计工艺补充面，使产品本身直接拉深成形。为了有效控制板料成形进料速度，在走料不充分的四个角部及上下部设置周圈拉延筋。零件成形质量好坏更多的是对成形过程中料流状态的控制。重要的面除保证无开裂起皱等常见缺陷外，应在拉深时尽量使其充分拉深，增加其刚性，以免修边后应力释放产生回弹造成产品精度下降[3]。

图2 OP10拉延工艺图

图3 OP20修冲工艺图

图4 OP30修冲整工艺图

图5 OP40修整及分切工艺图

1.3 坯料尺寸

在零件的长度和宽度方向上分别选取线长最长的截面，如图6所示，测量A、B、C值，并按照如下公式计算坯料的长度和宽度：

图6 坯料计算图

L（W）=A+B+C+E+D+20 其中 E=5mm～7mm，D=20mm～30mm。

测量零件的长、宽、高尺寸后预估坯料尺寸，长度222mm，宽度202mm，高度98mm。

坯料长度L=2×零件长度+2×零件高度+分切距离+工艺补充长度=2×222+2×98+40+60=740（mm），坯料宽度W=2×零件宽度+2×零件高度+工艺补充长度=2×202+2×98+100=700（mm）。最终得到车门内板坯料尺寸为740mm×700mm。

单件坯料质量=坯料长×坯料宽×坯料厚×密度/出件数量=740×700×1.5×7.85/4/1000000=1.52（kg）；零件质量为：0.74kg，材料利用率为零件质量/单件坯料质量：0.74/1.52=48.7%。单拉材料利用率为31.4%，一模四件提高了材料利用率。

1.4 模具尺寸

根据坯料尺寸和各工序内容计算各工序模具尺寸，计算方法可参考表1。

2 工艺审查

对此零件三维数模的冲压工艺性进行分析，对其成形性、生产性、经济性、品质及模具的结构强度进行分析确认，并针对发现的问题提交《工程变更申请单》（ECR）给产品设计人员。

3 CAE模拟分析

在拉延模面设计完成后需进行CAE的模拟分析，通过分析结果判断零件的成形性及模面设计的合理性。将用UG6.0建立的几何模型以IGS的格式导出，然后将其导入到Autoform软件中生成凸模、凹模和压边圈工具体。压边力由经验公式F=LK计算，式中L为凸模轮廓线长度，K为系数，为经验值，取K=200kN，经计算得到压边力大小为1216kN。将2.3中计算的坯料尺寸作为初始坯料尺寸，设置材质为DC03，料厚 1.5mm。