具有反拉伸特征的W型制件冲压成形工艺方案

2021-11-02王双柱

模具制造 2021年9期

王双柱

（一汽模具制造有限公司，吉林长春 130000）

1 引言

轿车主要是由车身件外覆盖件、车身结构件、底盘件、动力总成件等组成的，车身结构件相当于动物的骨骼，支撑着整个车身，所以又叫骨架件，在骨架件结构中，有一类特殊的W 型制件，如轿车后悬挂固定座，如图1所示。从制件名称上不难理解这个制件的重要性，它起到了后悬挂和车身连接的纽带作用，起重要的承载作用，对汽车安全性方面非常重要，各种轿车车型该位置的制件形式非常类似，都具有W型的特征。

2 后悬挂固定座结构特点

后悬挂固定座安装在底盘部位，材料一般为中等强度钢板，本案例所用的材料为：FC250/450DPD+Z-60/60，材料厚度为2mm，而且左、右件一般是成对出现（对称件），由于其结构形状复杂，材料流动性差，开裂和起皱风险并存，尤其中间部位非常难于成形，是该制件的工艺难点所在，正常一次拉伸是无法实现的。

3 后悬挂固定座结构工艺分析

该制件总的工艺思路是现将中间部位成形到位，然后将两侧通过成形工艺来解决的。该制件可以用级进模具加工，也可以用多工位模具加工，加工形式的不同，工艺方案也是不尽相同的，下面介绍两种中间部位的成形工艺方案。

3.1 一次拉伸多次成形的工艺方法

（1）冲压方向。将中间部位向上消除负角如图2所示作为拉伸冲压方向。

（2）第一次拉伸工艺造型。

由于该制件的造型复杂，无法通过拉伸系数的计算来判定中间部位的成形次数，只能按照体积不变的原则经过不断的实验来确定成形次数。

如图3 所示，以底面A、底面B 作为压料面、顶面控制拉伸高度，将侧面A 偏距50mm，侧面B 偏距35mm，凹模圆角半径为R35mm，得到第一次拉伸造型如图4所示，毛坯为370×300mm的方料。成形结果如图5所示，拉伸没有问题。

图3 参考面简图

图4 第一次拉伸造型

图5 第一次拉伸结果

（3）第二次成形工艺造型。将侧面A偏距33mm，侧面B偏距25mm，凹模圆角半径为R25mm，得到第二次成形造型如图6 所示，模拟分析工具体设置如图7所示，分析结果如图8所示。

图6 第二次成形造型

图7 第二次成形工具体设置

图8 第二次成形结果

（4）第三次成形工艺造型。

将侧面A 偏距15mm，侧面B 偏距15mm，凹模圆角半径为R20mm，得到第三次成形造型如图9 所示，模拟分析工具体设置如图7 所示，分析结果如图10 所示。

图9 第三次成形造型

（5）第四次成形工艺造型。将侧面A偏距10mm，侧面B偏距10mm，凹模圆角半径为R15mm，得到第四次成形造型如图11所示，模拟分析工具体设置如图7所示，分析结果如图12所示。

图11 第四次成形造型

图12 第四次成形结果

（6）第五次成形工艺造型。将侧面A 偏距5mm，侧面B 偏距5mm，凹模圆角半径为R15mm，得到第五次成形造型如图13所示，模拟分析工具体设置如图7所示，分析结果如图14所示。

图13 第五次成形造型

图14 第五次成形结果

（7）第六次成形工艺造型。中间部位完全到达制件状态到第六次成形造型如图15所示，模拟分析工具体设置如图7所示，分析结果如图16所示。

图15 第六次成形造型

图16 第六次成形结果

（8）一次拉伸多次成形的工艺方案小结。

通过以上成形过程描述，通过一次拉延和五次成形将制件中间的部分加工到位，至此此件的工艺难点部位得到解决。优点：工艺思路清晰，模具结构简单，调整方便。缺点：成形工步较多，故此方案较适用级进模具的生产加工。

3.2 一次拉伸一次斜楔整型的工艺方法

由于多工位模具受到工步的限制，一般最多6～7步就得将制件加工完毕，故设计了下面的工艺方案将中间的工艺难点解决掉。

（1）第一次拉伸工艺造型。该造型即要满足第一次拉伸的要求，也要满足第二序斜楔整形的要求，需要不断的试错。工艺造型如图17所示，工具体及料片如图18所示，分析结果如图19所示。

图17 拉伸工艺造型

图18 工具体示意图

图19 第一次拉伸分析结果

（2）第二次斜楔整形工艺造型（见图20）。经过尝试，正整形是无法满足成形性要求的，必须通过斜楔整形（见图21），来实现中间的工艺难点部位，分析结果如图22所示。

图20 斜楔整形工艺造型

图21 斜楔整形工具体示意图

图22 第二次斜楔整形分析结果

（3）一次拉伸一次斜楔整形的工艺方案小结。通过以上成形过程描述，通过一次拉延和一次成形将制件中间的部分加工到位，至此此件的工艺难点部位得到解决。优点：工步较少。缺点：工序间造型困难，需要多次试错，第二序需要斜楔，模具结构复杂。故此方案较适用多工位模具的生产加工，由于具有斜楔整形，故不适用级进模具的生产方式。