汽車沖壓件制造工藝探究

秦慶

摘 要 結合汽車沖壓件總體工藝過程，本文結合汽車尾門內板沖壓件制造實例，完成了沖壓件工藝方案的設計，并對零件制造過程進行了分析，完成了拉深成形模具設計。從工藝效果模擬情況來看，內板成形開裂問題得到了較好解決，能夠滿足沖壓件制造要求。

關鍵詞 汽車尾門內板；沖壓件；制造工藝

引言

制作汽車沖壓件，模具結構設計與沖壓工藝有著密不可分的聯系。一旦沖壓工藝有所改動，就會出現模具返工或報廢情況。而想要保證沖壓件工藝順利進行，還要做好模具設計。因此為保證沖壓件制造質量，還要加強汽車沖壓件制造工藝的研究，做好工序的選擇和模具設計，從而較好實現汽車沖壓件生產。

1 汽車沖壓件總體工藝過程分析

在汽車沖壓件制造的過程中，通常采用翻邊、落料、拉深、沖孔、切邊等工序，各工序擁有顯著特點和用途差異。針對平板型沖壓件，需要采用沖孔、落料和剪切工藝進行型孔制造，針對筒形沖壓件則要采用拉深工藝。通過對零件供需展開分析，可以確定工藝性質。在編制工藝方案時，需要根據尺寸、生產數量選擇單個工序和實現多個工序組合。尺寸過小，需要采用復合模或連續模，大批量生產需要采用組合沖壓工序。如果采用多工序沖壓，需要保證基準統一，需要通過高精度選擇實現可靠定位，利用不發生移動和變形的面定位[1]。采用的模具，需要在類型、結構和強度等方面保持一致。沖壓次數則為同性質工序的重復次數，不同類型沖壓件的沖壓次數計算方式不同。比如翻邊件將根據極限變形程度和形狀等確定沖壓次數，拉深件需要根據尺寸、形狀和板料許可變形程度確定。根據工序變形特點和質量要求，可以進行沖壓工序順序排列[2]。

2 汽車尾門內板沖壓件制造工藝設計

2.1 工藝方案設計

某汽車尾門內板尺寸為1480mm×1650mm×270mm，采用DC56D+ZF鍍鋅板材質，板材的厚度達0.8mm，采用自動化線實現沖壓生產。在設計沖壓工藝方案時，由于內板為V型結構，同時考慮生產線適應性和開發成本等問題，需要實現拉深成形。具體在制定方案時，需要考慮采用凸面朝上還是凹面朝上的拉深工藝。采用凸面朝上方案，由于內板需要與鉸鏈、尾燈等內飾進行匹配，沖孔數量較多，且沖壓方向不同，周圈側壁需要由內向外沖孔，零件寬度方向需要構拉斜楔實現側沖孔，將與后窗部位造型發生干涉[3]。另外，模具工作機構也沒有充足空間安裝，需要在沖壓過程中增設自動化機械手臂進行零件翻轉調整，將導致沖壓工序數量過多，承擔較大工裝成本，導致生產效率降低。采用凹面朝上方案，僅窗洞側壁部分孔需要進行側沖孔，沖壓工序較少，但是V形底部兩側容易出現開裂、起皺問題。為此，還要實現工藝補充面不斷優化，以獲得質量符合要求的零件。

2.2 零件制造過程

綜合考慮，需要采用凹面朝上沖壓工藝方案，首先進行零件拉深成形，第二道工序進行修邊、勾修邊、沖孔和整形，第三道工序為勾修邊、沖孔、側沖孔和整形，最后一道工序為沖孔、側沖孔、翻邊和整形。在落料過程中，需要在壓邊圈上放置坯料，之后在凹模和壓邊圈配合下壓緊周圈，通過凸模成形。期間，料流速度直接受壓緊程度和壓料面積影響，成形結果受坯料尺寸影響。而內板造型復雜，擁有較大成形深度，還要避免進料過慢導致開裂問題的產生。采用開卷落料，隨形設計周圈，可以避免窗洞坯料邊緣撕裂。在廢料區開孔，可以促使中間板料快速流動，使其他部分得到補充，因此可以保證成形效果。在拉深成形階段，需要從邊緣直接向外進行工藝補充面的延伸設計，以壓料面和拔模面相交角邊緣線向外偏置20mm為中心設置拉延筋，然后以其為中心向外偏置20mm完成第二條拉延筋設置，實現料流控制。周圈法蘭邊為包邊面，窗框內的為配合面，能夠避免開裂、起皺等缺陷的 發生，因此還要在拉深后進行整形。完成沖孔、整形后，需要將安裝區廢料切除，保證法蘭面精度質量。針對產品上端孔，需要通過勾拉斜楔實現勾沖孔，以應對窗洞上方側壁孔夾角過大的問題。

2.3 拉深成形模具設計

在模具設計上，考慮到拉深成形過程中的料流控制問題，需要將整體凹模設計成窗洞內壓芯、外壓料芯和凹模三部分，采用螺栓和側銷對內外芯的行程進行控制，構成完整凹模型面。從結構上來看，包含窗洞內壓芯模塊、壓邊圈模塊、外壓料芯模塊、上模座、下模座、凸模和凹模七個組成部分。具體來講，需在上模座上安裝外壓料芯和內壓芯模，利用螺釘在上模座上進行凹模安裝，然后在下模上固定凸模，完成壓邊圈的安裝。采用該種雙壓料結構，能夠利用上模內的窗洞壓料芯對內部坯料壓料成形過程進行控制，實現分階段壓料，使內板成形開裂和起皺問題得到解決。

2.4 工藝效果模擬

為確定工藝方案效果，還要采用Autoform軟件進行CAE模擬分析驗證，對內板沖壓件拉深成形過程進行模擬分析。從分析結果來看，在上模向下運動，壓邊圈壓料芯與壓邊圈向下運動的過程中，在模具閉合導底前25mm窗洞位置坯料均處于自由狀態，坯料通過凸模初步成形。而尾門中間凸起造型區坯料減薄，促使零件大致造型輪廓得以出現。通過窗洞上下雙筋，能夠使成形進料速度得到有效控制。底部兩側拐角位置減薄率最大，達23.8%，但周圈料收縮變化均勻，無褶皺，成形效果較好。在整個過程中，并未出現起皺或開裂等問題，最終得到的零件面品質量和精度均能達到要求。

3 結束語

通過分析可以發現，在汽車尾門內板沖壓件制造中，還要根據零件工藝性、沖壓方向等明確各工序工藝，采用拉深成形工藝完成零件制造和模具結構設計，根據料流情況對開裂變形等質量缺陷進行克服，獲得精度和面品質量均較好的內板沖壓件。

參考文獻

[1] 王海玲，崔禮春，陳世濤.某汽車尾門內板沖壓工藝方案及拉深成形模設計[J].鍛壓技術，2018，（09）：55-61，74.

[2] 高雪峰，李巖，王鵬，等.汽車側圍外板沖壓工藝分析與優化[J].中國高新區，2018，（14）：160.

[3] 陳保全，李國強，顧強，等.汽車輪側內板沖壓工藝仿真與試驗[J].鍛壓技術，2017，42（12）：26-30.