汽車天窗加強板的套件生產研究

文/鄭薇·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

汽車天窗加強板的套件生產研究

文/鄭薇·安徽江淮汽車股份有限公司技術中心

鄭薇，沖壓工藝主管，工程師，主要從事沖壓工藝方面以及整車尺寸工程技術研究方面的工作，負責整車項目從初期工藝規劃到模具進廠調試等整個白車身沖壓件的開發，獲發明專利3項，實用新型專利30多項。

隨著外資及合資品牌的汽車逐漸進入中國市場，汽車制造企業間的競爭越來越激烈，節能、減排、降低整車開發及生產成本已成為汽車主機廠面臨的重大問題。汽車板材的沖壓工藝在降低整車沖壓件的開發成本中起著非常重要的作用，合理的沖壓工藝、先進的沖壓技術、新穎的模具結構不僅能夠提升沖壓件質量，還能夠起到降低沖壓件成本、降低沖次費用、提高生產效率的作用。目前一輛轎車的白車身通常由300～400個沖壓件組成，所開發的模具數量約為1000副左右，模具開發費用高達上億元，且不包含生產的沖次費用及人工成本。因此，如何通過應用先進的沖壓技術、合理的沖壓工藝和新穎的模具結構來減少模具數量，節約模具開發成本，提高材料利用率，降低沖壓件生產成本，提高沖壓件產品質量已經成為沖壓工藝研發領域的重要任務。

套件工藝的基本要求

傳統車型的模具開發采用的都是單件模具或左/右件合模模具（左右對稱的兩個零件在一塊板料上成形）。而套件模具通常是將三個或四個大小不同的零件通過一塊板料來拉延成形，其中將小件整合在大件的非產品面部位來實現，因此套件工藝對大件及小件均有一定的要求。為使小件順暢地與大件脫離并順利地取出，小件不能存在周圈翻邊的型面；為使模具結構簡單、強度易保證，小件的孔位數量不能較多較密，且在沖壓各工序中小件只能隨大件轉動，故為保證沖孔質量，各孔的型面需在5°以內；為保證成形性，由于小件是套在大件的非型面部分，故小件的型面不能存在較大的起伏，與小件搭接的大件部位也不能出現較大的起伏；為保證工人操作的方便性，小件在未完成成形前不能與大件脫離；大件與小件的材質料厚需一致。這些都要在工藝規劃階段與產品進行充分的對接。

零件簡介

某車型的天窗加強板和左/右隔板如圖1所示，其材質料厚均相同。左/右隔板孔位較分散，其各孔的型面角度為0°，且零件及零件邊緣型面較平整；天窗加強板天窗處的廢料較大，且廢料周圈邊緣型面平緩，從上述零件的特征可判斷其滿足套件所需的各方面要求。

圖1 零件特征

原零件工藝

天窗加強板原工藝分為五序：OP05落料→OP10拉延→OP20修邊沖孔→OP30修邊→OP40翻邊沖孔，如圖2所示。為提升材料利用率，將中間較大廢料通過落料模具沖制，將大的廢料沖下后用于小沖壓件左/右隔板的生產。左/右隔板原工藝為：OP10落料→OP20成形→OP30沖孔，如圖3所示。

圖2 天窗加強板原工藝

圖3 左/右隔板原工藝

此工藝為了使天窗加強板的廢料能夠應用到左/右隔板件上，需增開一套落料模，且應用此廢料進行左/右隔板件的生產也需要增加鋼板的落料模具，其大大增加了模具的開發成本及白車身的沖次和人工成本。通過落料模沖制的大塊廢料質量很難保證，易出現劃傷、磕傷等質量缺陷，對利用此塊廢料沖制的沖壓件質量產生影響，且在廢料的保存使用過程中也存在大量繁瑣的各部門間的手續。

圖4 天窗加強板與左/右隔板的套件工藝

套件工藝及模具結構

套件工藝

套件工藝是將左/右隔板放置在天窗加強板的廢料區域一起進行拉延模面的補充，工序分配為：OP10拉延→OP20修邊沖孔→OP30修邊分離→OP40翻邊沖孔，來完成天窗加強板和左/右隔板的生產，如圖4所示。OP10通過拉延將天窗加強板及左/右隔板的型面拉伸到位，OP20將天窗加強板及左/右隔板的局部廢料修掉，OP30完成天窗加強板的修邊和部分沖孔，及左/右隔板的修邊與沖孔，同時將兩件左/右隔板取出，OP40完成天窗加強板的翻邊及剩余部分沖孔。

模具結構簡介

OP10拉延模由下模座、凸模、壓邊圈、凹模組成，凸模、壓邊圈安裝在下模座上，下模與凹模在一個沖次內完成拉延成形工序。OP20修邊沖孔模由修邊沖孔鑲塊、下模座、沖孔凸模、修邊鑲塊、壓料板、上模座組成，修邊沖孔鑲塊安裝于下模座上，沖孔凸模、修邊鑲塊、壓料板安裝于上模座上，在一個沖次內完成修邊沖孔工序。OP30修邊分離模由下模鑲塊、下模座、上模修邊鑲塊、分離鑲塊、壓料板、上模座組成，下模鑲塊安裝于下模座上，上模修邊鑲塊、分離鑲塊及壓料板安裝于上模座上，在一個沖次內完成修邊分離工序，將左/右隔板與天窗加強板分離。OP40翻邊沖孔由下模鑲塊、下模座、上模翻邊鑲塊、沖孔凸模、壓料板、上模座組成，下模鑲塊安裝于下模座上，上模翻邊鑲塊、沖孔凸模及壓料板安裝于上模座上，在一個沖次內完成天窗加強板的翻邊及剩余孔的沖制并最終完成3個件的沖制，如圖5所示。

圖5 大件與小件的模具結構簡介

結束語

本文介紹了一種大件與小件套件生產的模具工藝及結構，通過將某車型的天窗加強板及左/右隔板進行套件生產，完成拉延成形及修沖分離等工序，減少了汽車白車身的沖壓模具數量，降低了模具的總體開發成本、零件的沖次費用和人工成本，同時3個零件同時拉延成形避免了小件坯料的磕傷等缺陷。此套件工藝也可應用到其他類似的大件與小件的零件的沖壓生產上，進而大大降低整個白車身的開發成本。