某型汽车增强罩板冲压工艺设计

何光春

四川工商职业技术学院（四川都江堰 611830）

1 引言

汽车用增强罩板属于内支撑件，对其外观要求并不苛刻，但制件上不应存在成形不足、微裂纹等缺陷，因为这将对零部件或整台汽车产生不良影响或安全隐患。所以，在制定工艺规程时，务必考虑制件使用的安全可靠性，当然，也要兼顾模具装备的成本效益[1～2]。

2 制件冲压工艺性分析

图1所示为某型汽车增强罩板，属于内饰件，其材料为冷轧碳钢薄板SPCC（C≤0.15，Mn≤0.6，P≤0.1，S≤0.05，其余Fe），相当于Q215A，料厚t=0.8mm，基本尺寸307.5×172×73.9mm。

制件三向封闭，x负向开口，由此模具设计成一模两件，才能达到四向封闭，利于制件拉伸成形，不至于出现成形跑偏。以k线为准，上部分侧壁整体呈内凹曲线，侧壁与底面角度大致为95°，并再附加两个内凹型，如图1右边两个圆圈所示；而其底部存在一个上凸状。k线下部分侧壁基本呈“直线”，也有两个不规则内凹，如图1中k线下圆圈处所示；而底部圆圈处所示部分呈不同角度，将给“成形”产生复杂影响，因此使其与制件放置底面居于同一高度。另外，制件顶部也有内凹和外凸形状，同时，该制件各个位置也有不同形状不同方位的开孔。

图1 产品模型

3 制件冲压工艺方案

汽车覆盖件冲压工序主要有落料、拉伸、修边、翻边、整形、冲孔及分离等。在制定冲压工艺方案时，必须考虑模具制造难易程度和制造成本；同时也要注意工序数量和顺序[3]，前者涉及到模具装备总成本，后者会影响制件的冲压质量。

经过对该制件形状、结构分析后，在冲压成形有限元分析软件的辅助下，确定冲压工艺方案。

第一道工序（OP10）为拉伸成形工序，如图2所示。从三维图可以看出，成形工序设计时，首先要把数模上所有孔、开口等沿其当前位置修补，同时也要把所有底面置于同一高度，便于压料；图2中虚线箭头所示为拉延筋，其主要作用是增加进料阻力和平衡制件周界进料速度，有效防止成形不足、起皱等缺陷。经计算，本工序的成形力约为95t，压边力约为31t，工作行程约为81mm。图3所示为本制件拉伸成形工序件。

图2 拉伸成形工序

图3 拉伸成形工序件

第二道工序为修边/冲孔复合模，如图4所示。本道工序包括3种工作动作：①一是修边，如图4中TRIM所示，依据修边线轮廓从拉伸件上去除“多余部分”，主要指成形工艺补充部分；②二是冲孔，如图4中PI所示，即冲制与修边方向一致的孔，它也是为了成形需要而封闭的孔洞；③三是切废料，如图4中WK所示，主要是由于汽车制件尺寸较大，修边废料中空时刚性差，不易卸去，因此，常设置废料刀把不规则环形废料按规定尺寸切成多段，在重力作用下滑落到废料滑槽而进入废料搜集筐，因此，废料刀位置布置必须考虑每段废料的最大尺寸、重力点以及轮廓特征等。经计算，本道工序所需冲压力约为60t，压料力约为3.5t。

图4 修边/冲孔复合工序

第三道工序为弯曲/整形，如图5所示。本工序设置的主要原因如下：①一是由于制件局部形状过于复杂，第一道拉伸工序无法达到制件形状要求，因其可能会导致拉伸凸凹模形状复杂，制造、修模难度大；②二是可能造成拉伸件起皱、开裂等缺陷；③三是局部位置存在成形负角。因此，在充分考虑各种成形影响因素的情况下，拉伸工序无法满足制件最终形状要求时，需要设置整形、弯曲、翻边等附加成形工序。经计算，本道工序所需冲压力约为18t，压料力约为3.5t。

图5 弯曲/整形复合工序

第四道工序为分离/侧冲孔复合工序，如图6所示。本道工序包括两个工作动作：①一是侧向冲孔，如图6中C-PI所示，依靠斜楔把竖直冲压力转变为倾斜/角度冲压力，达到冲制制件侧壁或倾斜角度角度的孔洞的目的；②二是分离动作，如图6中SEP所示，通过切断刀把制件一分为二，从而实现一模两件。经计算，本道工序所需冲压力约为22t，压料力约为1.5t。

图6 分离/侧冲孔复合工序

4 结论

结合汽车增强罩板的形状特点，利用板料成形模拟软件对拉伸成形进行仿真，获得第一道工序的相关参数，进而设计出修边、冲孔、整形、分离等后续工序，主要结论如下：①拉伸工序作为汽车模具设计的首道工序，制件摆放方位、定位方式等至关重要，影响后续工序的难易程度；②修边/冲孔工序中的废料刀位置、布置方位严重影响是否顺利脱料，同时，冲孔组合选择也可影响凸模布置、压料可靠性等；③基于工艺经济性原则，在拉伸成形无法满足制件形状要求时才考虑整形、翻边等二次成形工序。