一种后悬挂固定座的创新工艺设计

文/陈萍，姜超，赵志鹏，赵烨·一汽模具制造有限公司

后悬挂固定座是一种形状非常典型的零件。此件位于车身后部，与轮罩内板和轮罩外板匹配焊接。它的主要作用是作为后悬挂总成安装固定的支撑，承受车身振动，传递悬挂载荷，同时加强轮罩总成的强度。后悬挂固定座是车身重要零件，涉及到车身安全和整车性能，因此后悬挂固定座的零件质量和尺寸精度非常重要。

产品材料分析

此件是车身加强件，采用高强度钢板，零件使用材料为LA260/350，厚度是2.0mm。此种材料是低合金高强钢，低合金高强钢是在低碳钢中，通过添加单一或复合微合金元素，比如铌、钛、钒等，在金属组织中形成碳氮化合物粒子析出强化，同时通过微合金的细化晶粒作用，获得较高强度。

此种钢板力学性能如下：屈服强度大于260 MPa，抗拉强度大于350MPa，延伸率大于26%。由于此种钢板屈服强度不高，在拉延过程中变形容易，同时延伸率也比较适当，因此这种钢板可用于生产形状比较复杂的零件。

产品形状分析

后悬挂固定座产品形状及断面如图1 所示。此零件有三个凸包，断面呈马鞍形，中间凸包高度55mm，凸包两侧立壁较陡，拔模角很小，其中左边立壁B 处拔模角为9°，右边立壁C 处拔模角为25°。马鞍形宽度很窄，底面L 约为35mm。两侧向上拱起的凸包形状侧壁拔模角也很小，左侧立壁E 处拔模角为25°，右侧立壁F 处拔模角为10°。通过产品形状参数分析，此件中间凸包高且拔模角小，中间凸包两侧的凹槽既深又窄，材料无法从外侧进入内部，因此该件无法直接拉延成形，必须通过整形成形。

产品匹配分析

后悬挂固定座在车身上的装配关系如图2 所示。由于轮罩内板和轮罩外板厚度都为0.7mm，厚度较薄，零件强度弱，后悬挂固定座作为加强件与轮罩内板和轮罩外板搭接，因此焊点较多，凡可见无形状的面上都有焊点，要求零件型面上不能有皱，必须平整，以保证形状服贴，匹配间隙小从而满足焊接质量；法兰边夹在轮罩内板和轮罩外板之间，要求法兰边不能有皱，尺寸精度高，从而满足与两个零件的搭接要求。中间凸起的包上有冲孔，冲孔上有焊接螺母，安装悬挂使用，因而孔面要求平整，不能有皱，孔尺寸精度要求高。综上分析，该零件形状复杂，匹配搭接面多，型面要求精度高，这些要求都决定此件在工艺设计时要重点考虑拉延和整形的量，整形不能多也不能少，整形多了，型面容易起皱，整形少了，型面侧壁可能开裂。

图1 后悬挂固定座产品形状及断面

图2 后悬挂固定座在车身上装配关系

原始工艺介绍

此种零件传统工艺是三次成形，第一次先拉延成形中间的大包，然后二次拉延成形两边的小包，同时收缩中间的大包；第三次侧整形中间的大包，凹槽形状到位。三次成形后零件的整体形状到位，工艺过程如图3 所示。

图3 三次成形零件的工艺过程

此工艺存在的问题如下：由于中间凸包高度大且凸包立壁拔模角小，无法一次拉延成形，因此先拉出一个大包，在第二次成形时把大包收缩，由于二次成形时同时拉出两侧的小包，成形小包的料是从两边外部进入，因此中间大包收缩时必须把第一序预留的量用尽，否则在中间凹槽面上留下皱，而此皱在后续是无法消除的，该工艺先成外部形状，再成内部形状，即整形所需料都来自于零件中间，这就要求必须精确计算整形量，保证整形后不皱不裂。在实际模具开发中，这个整形量很难掌握，导致零件整形后型面波浪不平，质量差。

创新工艺介绍

为解决此工艺带来的起皱问题，我们设计出一种新的工艺，方案如图4 所示。此工艺采用上下两端压料，两边开口的方式，第一次成形中间凸包，由于中间凸包形状无法一次到位，第一次成形时中间凸包立壁拔模角放大，上下处焊点搭接面一次拉延成形，从而能够保证焊接面平整无皱。第二次成形侧整形中间凸包立壁，中间立壁成形到位所需的料从外部进入，这样保证中间凸包成形结束时不会有多料起皱；第三次成形完成两边凸包，两侧凸包成形所需的料均来自于外部，两侧凸包采用向上整形，属于少料成形，不会产生皱。整个工艺采用的思路是先内部成形到位，再外部成形，成形所需材料均从外部进入，因此成形结束后整形部位不会有多料起皱现象。同时法兰边采用一次拉延成形，未采用翻边形式，保证了法兰边平整，产品质量好。

图4 创新三次成形工艺

图5 一次成形分析过程

图6 Autoform 软件分析验证

创新工艺分析结果

通过使用Autoform 软件分析验证，整个成形过程稳定可靠，证实此工艺可以采纳使用。一次成形分析过程如图5 所示。

成形分析结果显示(图6)，在拉延和整形过程中，材料流动正常，无明显起皱出现，成形过程良好。同时成形结束后减薄数值均在标准内，符合分析结果要求。局部紫色部位，最大增厚不超过5%，实物不会起皱。

全工装首件出件顺利，首件状态与模拟结果基本一致，零件表面无明显起皱和开裂现象，首件状态符合工艺要求，同时证明此工艺方案可行。

结束语

此件型面上有三个包，形状具有典型性，车身上类似形状零件较多，本文介绍了一种新的工艺方案，此工艺方案理论分析和实物验证均可行，希望能给冲压同行提供一些借鉴和思考。