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1成形性分析

1.1四種模面設(shè)計的對比分析

在沖壓方向和壓料面形狀確定后，就要進(jìn)行工藝補充面和拉延筋等的設(shè)計。對于主要由大曲率曲面組成的汽車車身覆蓋件（如前側(cè)車門外板、轎車頂蓋和后圍等）而言，它們都是淺拉延成形的沖壓件，覆蓋件曲面主要的變形方式是延伸變薄成形，要求制件成形后具有良好的剛度和較高的表面質(zhì)量。根據(jù)后圍外板的成形特點，先后設(shè)計了4種不同的模面設(shè)計方案，主要區(qū)別是拉延筋位置、數(shù)量的變化和工藝補充筋的變化。方案1在壓邊圈上布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案2在壓邊圈上和窗口分別布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案3在壓邊圈上、窗口和凸模型面外輪廓分別布置一圈Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案4在壓邊圈上布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋，在后圍下部額外布置1條相同參數(shù)的圓筋，同時在凸模型面外輪廓布置1圈直徑較大的工藝筋。對這4種工藝方案采用相同的模擬參數(shù)得到圖4所示的成形極限圖（FLD）。方案拉延均出現(xiàn)大面積的不充分現(xiàn)象，這將直接影響產(chǎn)品的剛度；同時產(chǎn)品表面均出現(xiàn)起皺現(xiàn)象和趨勢，涂裝后該缺陷會顯現(xiàn)而影響美觀，根據(jù)筋的數(shù)量和位置的不同，起皺呈現(xiàn)減小趨勢。充分驗證了后圍屬于淺拉延件的分類特點，要想使之充分變形，必須在工藝補充面上設(shè)置較大的工藝筋，根據(jù)經(jīng)驗沿工藝補充周邊（凸模型面輪廓處）設(shè)置Ф36mm的圓筋。選取模面上有代表性的6個位置點，分別為壓料面（1點）、窗口工藝補充（1點）、產(chǎn)品表面（4點），對上述6點的主應(yīng)變值進(jìn)行對比分析。一般認(rèn)為，汽車覆蓋件沖壓成形時應(yīng)變達(dá)到3%~5%才能有較好的形狀凍結(jié)性，最小伸長變形量不應(yīng)＜2%[2]。每種方案相比前一方案的主應(yīng)變均有提高，其中方案4比其它方案的主應(yīng)變提高較為明顯，且除窗口工藝補充主應(yīng)變比較小之外，其他各處應(yīng)變均＞3%，可以滿足最小伸長變形量要求，因此決定采用方案4。

1.2潤滑條件的選擇

沖壓調(diào)試時，毛坯與模具接觸面的潤滑條件對拉延過程是至關(guān)重要的。由經(jīng)驗數(shù)據(jù)可知，鋼與鑄鐵模具的常溫摩擦系數(shù)一般取0.12左右（模具精研）；如果在毛坯的上、下表面均涂抹潤滑油加墊塑料薄膜（試制），可以降低摩擦系數(shù)。為了證明降低摩擦系數(shù)對擴大拉延成形極限的效果，取潤滑時摩擦系數(shù)為0.08進(jìn)行模擬，

1.3試制模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵控制因素

（1）減重結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否合理？型面、外壁和立筋的厚度選擇是否合理？目前試制模具根據(jù)模具大小選用“345”、“456”兩個系列的模具壁厚。（2）模具上各種用途的孔是否齊全？試制常用的有通氣孔、激光定位孔、排水孔和起吊孔等。（3）合理設(shè)置加工面與非加工面的，以便減少數(shù)控加工區(qū)域。（4）是否需要設(shè)置導(dǎo)向裝置？導(dǎo)向裝置在拉延全過程中是否都起作用？特別是壓邊圈的高度要滿足圖7要求，以保證壓邊圈內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向在推桿頂起過程中始終與凸模的導(dǎo)向面進(jìn)行接觸。（5）確認(rèn)料厚間隙、凸模與壓邊圈的間隙、導(dǎo)向面之間的間隙等。（6）模具安裝用U形緊固槽的位置和尺寸是否合理。（7）起吊裝置是否可靠無法布置起吊裝置的需要在鑄造時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求在特定的位置預(yù)埋起吊螺母。

2模具制造與沖壓調(diào)試

2.1模具制造流程

消失模泡沫數(shù)控加工→泡沫組裝→尺寸和余量確認(rèn)→粘工藝橛和吊耳→預(yù)埋起吊螺母→排水孔布置→鑄造→鑄造模具的確認(rèn)→龍門刨刨底面→數(shù)控加工凸、凹模型面→鉆孔→刻線→刷漆。

2.2試制模具制造過程的關(guān)鍵控制點

模具的制造過程涉及鑄造和數(shù)控加工兩個工藝過程，有如下幾個關(guān)鍵控制點。（1）泡沫材料的選擇是否正確？（2）必須確認(rèn)模具型面的厚度和預(yù)留數(shù)控余量是否滿足設(shè)計要求？工藝橛的設(shè)置是否合理？減重孔的設(shè)置是否合理？（3）確認(rèn)鑄造模具的材料和鑄造缺陷。（4）確認(rèn)模具加工的精度、表面質(zhì)量和余量，凸模是否完成產(chǎn)品修邊線、孔及孔位中心線的的刻制？刻線深度是否達(dá)到要求？（5）模具是否設(shè)置了加工基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)面？模具上的各種孔位是否加工完全？

2.3沖壓調(diào)試流程

確認(rèn)模具狀態(tài)→型面拋光→間隙研磨→修模→模具裝配→試壓→調(diào)?！_定毛坯尺寸→沖壓→制作激光切割夾具→激光切割。

2.4沖壓調(diào)試過程模具

首先需要拋光，特別是外板類模具需要將數(shù)控加工的刀痕完全去掉；拋光結(jié)束后，將凸、凹模反裝在2000t壓力機上，利用0.8mm的條狀料片進(jìn)行凸、凹模的定位；然后進(jìn)行著色檢查，外板模具的型面著色率要達(dá)到80%以上；間隙確認(rèn)完畢后即可開始拉延調(diào)試，根據(jù)工藝圖紙和技術(shù)要求裝配模具，下料試壓，根據(jù)拉延結(jié)果修整模具，直至出現(xiàn)合格拉延件。根據(jù)經(jīng)驗和模具型面特點，經(jīng)過初步分析計算，決定采用1600mm×2100mm的毛坯。拉延后發(fā)現(xiàn)壓料面上起皺嚴(yán)重且工藝補充處也出現(xiàn)起皺，這是由于凸、凹模不能完全貼合導(dǎo)致了拉延不到位。，經(jīng)過調(diào)整，采用1500mm×2080mm毛坯后，該現(xiàn)象消失，達(dá)到設(shè)計要求。拉延結(jié)束后需要進(jìn)行激光切割。由于該件不能以型面的內(nèi)表面為支撐制作激光切割支架，需要利用外表面制作激光切割支架，最終得到合格的制件。

3結(jié)束語

（1）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范性比以前有較大的提高，模具輕量化水平顯著提高。

（2）同樣的相似車型后圍工藝為拉延+手工翻邊，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計和cae分析一序成形即可，節(jié)省費用和周期。

（3）積累了大型覆蓋件模具設(shè)計和制造質(zhì)量控制的經(jīng)驗，為后續(xù)更多車型的試制奠定基礎(chǔ)。

作者：巍巖石玫張一鵬譙波單位：中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心