Autoform在某車型頂窗框的沖壓工藝優化的應用

王勁松 俞亞昕

摘 要：在車型的全生命周期中，針對部分生產頻次較低的局部零件的變更，通過Autoform仿真模擬后對現有模具進行改進，是較優的解決辦法。文章通過對某車型頂窗框的改進，展示了該方法在工藝改進上的優異之處。

關鍵詞：Autoform；工藝改進；CAE分析

中圖分類號：U466 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）12-116-03

Abstract： In the full life cycle of a models， improve the dies through the simulation with Autoform is the best solution for the part which doesnt produce a lot.This paper shows the excellence of this solution with an example.

Keywords： Autoform； Technology Development； CAE Analysis

CLC NO.： U466 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-116-03

前言

在車型的全生命制造過程中，常出現零件局部變更的情況，對于小眾狀態，重新開發模具會導致生產成本過高，通過鈑金改制等方法又存在生產效率過低等問題，所以在現有模具上進行改進，是較優的處理方法。而涉及工藝性分析的，使用Autoform薄板沖壓成型仿真方法是較為通用的方法之一，其具有操作簡便、分析狀態可靠等特點，能較好的提高工程方案的可靠性，有效的縮短方案制定周期。

在本次頂窗框的工藝優化中，我們將使用此軟件對工藝設計過程進行輔助，對現有模具在產品新狀態的工藝改進方法進行介紹。

1 實施方案介紹

1.1 某車型頂窗框沖壓生產工藝介紹

某車型駕駛室頂窗框根據用戶需求可細分為有頂窗和無頂窗兩種狀態。相應零件頂窗框選用分別為標準頂窗框（帶天窗）和平頂頂窗框（無天窗）兩種狀態。其中平頂頂窗框是由標準頂窗框成品改制而來。

1.2 在原產品工序上進行更改可實施性分析

如上文所述，原方案采用標準頂窗框進行改制，在鈑金使用等離子切割的手段，對翻邊處進行尺寸變更。若按一般設計思路，需要在標準頂窗框的原工序基礎上，增加修邊工序，使鈑金等離子切割尺寸在沖壓工序修邊工序得到實現。

但原工藝設計時，因為頂窗框拉延深度過大，其采取的是兩次拉延的工藝方法實現較大的拉延深度，在OP30中部修邊沿拉延圓角進行工序加工，OP40進行翻邊，OP30即使進行修邊線的調整，如圖3所示，也無法滿足等離子切割尺寸（等離子切割處>20mm）。如果在此工序上進行變更，需進行鑄造模具的制作，在成本上也較難讓人接受。

1.3 粗修、拉延的方案分析及確認

對制件的裝配使用情況進行確認，再根據其所使用的具體要求，確認工藝方案，是較為合理的方案分析方法。

我們對此制件在裝焊、總裝的使用情況，進行了確認，如圖4。

經過確認，在其與高頂不同的翻邊部分，其使用的有效孔位非常的少，僅有在OP80序的4-?7.5孔，如上圖所示，用于總裝的內飾頂襯的裝配使用，而其減少的邊的高度方向上，仍有10-15mm的空間，此制件在頂部的裝配要求，并不嚴格，鑒于此，我們嘗試使用落料、拉延的思路，來對此制件進行工藝性分析，用于確認，采用粗修的方法，是否能完成拉延過程，且尺寸在±5mm內，能否得到相應的質量保證。

1.4 AUTOFORM模擬工藝分析

我們通過AUTOFORM軟件的落料、拉延模塊，對此制件進行模擬工藝分析。

工藝參數的設定，我們盡量模擬當前的工況，用以確保模擬分析結果與現場實際結果的一致性。

在拉延工序的工步設計上，我們根據實際工作情況，設計了重力（gravity）、閉合（closing）、拉延（drawing）、破料（cutting）、拉延（drawing）5個工步完成相關模擬工作。

參數設計上，我們根據實際情況，采用了450千牛的壓邊力，在閉合后2mm，進行兩端頭的切斷，落料線及切斷線如圖5所示。

通過我們對中部沖孔線的返算修正、模擬，得到了理想的沖孔線形狀，確保了沖壓拉延成形性及拉延后尺寸，坯料落料后形狀如圖6：

下面我們從模擬的局部來進行制件成形性分析，圖示7及圖8分別為模擬拉延前與拉延成型后的狀態。

制件成型危險點，即制件圓角處，狀態較好，未出現紅色開裂區域，表示此制件的成形性能滿足沖壓生產需求。

從制件尺寸來看，我們可以對其修邊線進行調整，以確保翻邊后尺寸符合產品使用需求。經過我們對于修邊線的反復調整，確定了拉延后余下22mm，此狀態滿足產品設計尺寸。

理論設計完成后，我們安排了對坯料的激光切割，用于對模擬情況進行確認，切割及拉延試制情況如圖9。

用于激光切割的坯料，其切割線與工藝模擬分析切割線保持一致，并安排進行生產加工。生產加工的情況，與AUTOFORM的模擬分析結果基本一致。

得到此結論后，我們根據其裝配使用需求，考慮到后期大批量生產時，可能出現的定位未按要求進行放置等問題，用等離子對切割線進行微調，增加產品加工時的質量安全裕度，加工過程如圖10。

在工藝設計完成后，我們將原工藝加工流程，改為了新的工藝加工流程，采用落料、拉延.......代替原鈑金等離子切割，具體過程如圖11。

2 平頂頂窗框模具設計及制作

完成工藝設計后，我們按所設計的新的工藝流程，增加一序落料工序。因為是平板落料工序，我們采用低成本的鋼板模完成本工序的加工內容，為了進一步降低成本，我們使用了原沖壓車間廢舊鋼板模模座進行了改制加工，使其發揮新的作用。

鋼板模結構采用最基本的下凸、上凹的形式，上模使用壓料芯，導柱導正，下模使用退料板，模具設計圖及實物圖12所示。

因為此工藝設計方法無內圈精修的工序內容，所以在落料工序采用四周定位的方式進行定位作業，雖然對于手工生產線來說，效率會受到較少的損失，但是在本工序，確保定位的準確性，使拉延工序能順利進行，是更為關鍵的控制要素。

3 結束語

本文通過平頂頂窗框的沖壓工藝的優化全過程，對已開發制件的改制方法上進行了摸索，可根據實際使用需求，結合CAE分析方法，可快速、有效的完成工藝設計工作，能有效的降低產品實現成本，對產品局部變更，特別是涉及工藝性分析的項目，效果顯著。

參考文獻

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