超高強鋼控制臂的沖壓工藝與模具設計

懸架系統直接影響著汽車的行駛平順性和操作穩定性，是汽車結構中至關重要的組成部分。如圖1所示，前下控制臂總成作為前懸架系統中的重要組成部分，起到連接前制動器總成和前副車架總成作用，也是懸架重要的傳力和導向部件，故要求其必須具備足夠的強度、剛度和疲勞耐久性。為了確保產品外觀、尺寸、性能合格穩定，對前下控制臂的生產工藝穩健性提出了更高的要求。沖壓工藝及模具結構的優劣，決定了該產品的生產成本、產品符合性以及量產穩定性。本文從沖壓工藝規劃、工藝分析與設計，及模具結構的關鍵部位進行介紹，解決產品沖壓工藝開發的難點。

產品介紹

前下控制臂總成及工藝介紹

前下控制臂總成由沖壓的前下控制臂、加強板和套管焊接在一起，接著表面電泳，最后壓裝球頭銷、前襯套、后襯套而成，如圖2所示。

前下控制臂介紹

前下控制臂(后續簡稱產品或此產品)，材料：寶鋼FB780，料厚4.0mm，材料力學性能如表1所示。

如果我們明確了弗雷格所說的“語句”與自然語句形同而實不同，那么自然不會對判斷杠“|”的使用產生誤解，也不會認為他把自然語言中的語句和單獨詞項混為一談。為了使弗雷格的“語句”與自然語句的區別一目了然，我們可以為弗雷格邏輯系統中的“語句”加上標注:▲f，而具有判斷力的表達式則為：|—▲f。那么，與自然語句“2+2=4”相當的并不是“（2+2=4）f”，也不是“—（2+2=4）f”，而是“|—（2+2=4）f”。

沖壓工藝分析與設計

沖壓工藝方案規劃

⑹OP60翻孔+壓字印模：翻孔沖頭先穿入底孔導正，再翻孔；翻孔沖頭設計成圓球形狀結構，表面TD處理。翻孔凸凹模間隙影響翻孔質量(翻孔高度均勻度、翻孔壁厚的均勻度、翻孔垂直度，翻孔邊緣的齒狀裂紋及開裂缺陷)，因此，沖翻孔沖頭導向結構按OP30要點設計；翻孔凹模口設計84.5°錐度，以縮小凸凹模間隙，保證翻孔垂直度、孔內壁表面光滑平順。翻孔凹模結構設計成鑲塊結構，可快速調整凸凹模間隙。如圖10所示。

由于產品材料為超高強度鋼，回彈大，產品結構復雜。沖壓工藝規劃除了需要考慮產品的尺寸要求、特殊要求外，仍需要滿足產品一般要求：沖壓件表面要求光滑平順，不允許開裂、頸縮、皺紋、邊緣毛刺超差、材料減薄率(≤15%)超差等缺陷。結合過往產品的開發經驗，在保證產品質量，沖壓工藝可行的前提下，盡可能減少工序數量，降低成本，提高生產效率。依圖3前下控制臂區域劃分圖，規劃初步沖壓工藝方案如下：

OP05落料沖孔；OP10拉深成形(成形大面、大面上的凸包及B4區的翻邊)；OP20修邊沖孔；OP30側修邊+沖孔(側修B4區的邊線；正沖E區翻孔的底孔)；OP40翻邊整形；OP50側整形(全周側整形)；OP60翻孔；OP70沖孔；OP80翻孔(C區的翻孔)；OP90修邊+側修邊(沖C區邊緣輪廓線多余的廢料)；OP100沖孔+側修邊(側修D區另一側面的邊線)。

沖壓工藝CAE成形模擬分析

例：鄭飛雪, 貝維斯. 輔具適配和環境改造在殘疾人社區康復中的實踐及啟示[J]. 中國康復, 2014, 29(5): 396-398.

⑵根據初步的CAE成形模擬分析結果，調整沖壓工序內容：把OP10工序內容進行拆分，大面上的凸包分2次成形；在產品的B4區也分2次成形(第1次加大轉角預成形，第2次成形到位)，以消除減薄缺陷。

⑶工序內容調整后，再次進行全工序CAE成形模擬分析。如圖4所示：(a)B4區最大減薄率5.5%；除了翻孔邊緣外，產品其他部位最大減薄率13.6%，小于15%；沒有開裂、頸縮現象；成形過程不起皺，產品局部增厚在可接受范圍內。(b)B1區、C區、E區翻孔最大減薄率分別是16.9%、18.8%、18.1%，都大于15%；為規避邊緣齒狀裂紋質量缺陷，需要在翻孔底孔邊緣增加壓C角后再沖翻孔，或使沖翻孔底孔與沖翻孔沖壓方向相反，使沖翻孔底孔的沖裁斷面光亮帶在翻孔外邊緣。(c)沖壓力的校核：把OP10工序內容進行拆分后，第1次拉深成形總沖壓力2570kN，第2次成形整形總沖壓力4822kN, 以及其他各工序的總沖壓力均小于現有生產壓力機公稱力的80%，現有生產設備滿足要求。

沖壓工藝方案確定

⑵為了減少生產沖壓工序，把初步規劃的OP50側整形內容拆分到其他工序中。

⑴如圖5所示，二次修邊產生的工藝接刀采用“凸刀”方式，保證模具沖頭及凹模刃口的強度，同時避免工藝接刀影響產品強度。接刀位置不得設計在產品疲勞、強度熱點區域。

⑶產品的型面回彈量通過模具型面做補償和整形工序完成，確保產品的關鍵尺寸滿足要求。大面的回彈主要在前兩工序完成回彈補償，翻邊面的回彈主要通過整形工序完成回彈補償。

⑷最終確定的沖壓工藝方案，如圖6所示。工序件定位：OP10～OP30采用工藝孔定位，OP40～OP100采用產品基準孔精定位。沖壓工序內容為：OP05落料沖孔(需要CAE分析計算和模具調試確定毛坯尺寸)；OP10拉深成形；OP20成形整形；OP30修邊沖孔；OP40修邊沖孔+側修邊；OP50翻邊整形+壓C角；OP60翻孔+壓字印；OP70沖孔；OP80翻孔+整形；OP90側修邊沖孔；OP100側修邊+側整形。

由以上分析得到賦形后的反射面，將其建模并帶入后處理軟件Postprocessor中，4個口徑下的波束C/I值分別如圖10～13所示。

模具結構設計要點

根據已確定的最終沖壓工藝方案，進行模具結構設計。此產品是超高強度鋼，比普通薄板沖壓生產所需沖壓力更大，由此產生的側向力也更大；模具成形零件易磨損、模具修邊沖孔刃口易崩裂；此產品表面積小，模具壓料結構易產生受力偏載，不平衡。因此需要厚實可靠的模具結構，確保沖壓生產穩定。

佛州成了水利工程調控程度最高的地區之一，基西米—奧基喬比—大沼澤地自然生態系統也完全變成了一個人工管理的流域，有效解決了南佛州的洪水災害問題，促進了當地經濟社會的發展。

模具結構共同的設計要點

⑴外導向方式：成形類模具采用導板結構；修邊沖孔類模具采用導板+導柱結構。

提高微電子技術是加強綜合國力的重要手段。未來的科技大都離不開微電子技術，就像現在的生活也離不開微電子技術一樣，所以發展微電子技術是當前科學界的主流。我們應當秉持著堅持不懈的精神，繼續探索研發微電子技術，不斷縮小我國與世界上發達國家的差距，最終實現我國和世界先進的微電子技術完美接軌，讓我國走在世界的前列。

⑵工序件定位按沖壓工藝方案規劃的方式設計結構。

1.1.2 生防菌株及生防藥劑。農抗“769”：吉林省農業科學院植物保護研究所生物農藥實驗室保存，以改良的高氏1號培養基(769-1)培養[2]。公主嶺霉素水浸提液制備：以玉米大碴子為培養基質的農抗“769”固體完全培養物，經自然晾干，粉碎并以1∶2比例提取，離心取上清液即為供試水浸提液。

⑷快拆快換：在與制件摩擦劇烈的成形部位，在異形、尖銳、薄弱的刃口都需要小型化設計，以便量產維護維修，快速調整更換。

⑹彈性元件的選用：選用的壓料元件采用氮氣彈簧，確保產品質量的穩定性。

⑶模具材料選用及熱處理：成形類模具工作部位零件選用Cr12MoV，熱處理硬度為56～60HRC，與制件摩擦劇烈的模具零件表面TD處理；為減少沖壓生產沖擊的刃口崩裂，提升模具壽命，落料刃口選用Cr12MoV，上模刃口熱處理硬度為55～58HRC，下模刃口熱處理硬度為56～60HRC；異形修邊類刃口選用Cr12Mo1V1，上模刃口熱處理硬度為55～58HRC，下模刃口熱處理硬度為56～60HRC；沖孔沖頭選用厚板沖頭，表面TiCN處理。沖孔沖頭固定板材料選用45鋼，調質處理硬度為28～32HRC；側切沖頭固定板材料選用45鋼，淬火處理硬度為45～50HRC。

⑸壓料板受力平衡：壓料板需設計增加平衡塊或錐形定位銷，避免壓料受力不平衡；成形類模具的壓料板導向方式采用導板結構。

每套模具結構的設計要點

⑴OP05落料沖孔模：落料先于沖孔工作，落料刃口設計斜刃，以降低沖裁力及噪聲。

⑵OP10拉深成形模及OP20成形整形模：根據CAE分析模型，采用壓力機的氣墊壓力成形大面后，凸模再成形凸包及B4區，凸模設計防側向力結構。凸模TD處理。壓料板底部增加鐓死墊塊，在模具運動到底位置時，實現對產品整形。

⑴規劃初步沖壓工藝方案，進行全工序CAE成形模擬分析。分析結果是：(a)成形過程不起皺，產品局部增厚在可接受范圍內；主要風險點是最大減薄率不滿足要求，B4區最大減薄率19.6%，大于15%。(b)沖壓力的校核，OP10總沖壓力6394kN，大于現有的生產壓力機公稱力6300kN，現有設備不滿足。其他各工序的總沖壓力小于現有生產壓力機公稱力的80%。

⑶OP30修邊沖孔模：沖孔的位置度影響后工序翻孔底孔邊緣導角的均勻度，沖裁間隙影響沖裁斷面的光亮帶；而翻孔底孔邊緣壓C角的均勻度及沖裁斷面的光亮帶直接影響翻孔質量(翻孔高度均勻度、翻孔邊緣的齒狀裂紋及開裂缺陷)，因此壓料板選用

40mm導柱套導向，增加錐形定位銷導正防傾斜；沖翻孔底孔的沖頭增加襯套導向，沖頭與襯套單邊間隙0.02～0.04mm。沖翻孔底孔的凹模設計成鑲塊結構，位置可快速調整。如圖7所示。

⑷OP40修邊沖孔+側修邊模：壓料板選用

40mm導柱套導向，設計錐形定位銷導正防傾斜；沖翻孔底孔導向結構按OP30要點設計。為避免受沖壓生產時的振動及側向力影響，導致制件在側修邊處沖裁斷面分層開裂，應滿足以下關鍵點：(a) 斜楔滑塊設計大寬高比(大于1.2倍)保證運行的穩定性；側修邊沖頭側面、底面增加反側塊，以平衡側向力。(b)三面包圍安裝側修邊凹模，并選用M12mm螺栓緊固；(c) 側修邊凹模鑲塊兩側封閉，與正面刃口形成“門”形結構，刀背設計深度盡量淺，保證刃口強度；刃口與側壁設計圓角過渡大于R3mm，避免熱處理及沖壓生產時崩裂；(d) 側修邊沖頭同步切入側修邊凹模。如圖8所示。

⑸OP50翻邊整形+壓C角模：翻邊凹模鑲塊側面緊固，在模具調試時，可以快速調整模面間隙，并且增加正面鎖緊加大緊固力。凹模鑲塊TD處理。壓料板底部增加鐓死墊塊，在模具運動到底位置時，實現對產品整形。壓C角沖頭先穿入底孔導正，再壓C角；壓C角沖頭的結構，在模具調試時，方便高度上的調整，可以快速調整壓C角的大小。如圖9所示。

問題3：如圖3，在△ABD和△CBD中，已知∠A=∠C，再添加一個什么條件，就可以判定△ABD和△CBD全等？

根據此車型生產量綱，以及生產廠家的生產設備，規劃出沖壓生產采用手工放取件的方式。

⑺OP70沖孔模：按OP30要點設計沖孔結構。

⑻OP80翻孔+整形模：按OP60要點設計翻孔結構。B3整形區，翻邊面與沖壓方向角度0°，不具備正向沖壓角度來實現產品整形，因此采用擺塊凹模實現整形。B4整形區，翻邊面與沖壓方向角度11°，具備正向沖壓角度實現產品整形，因此采用正向凹模實現整形。整形凹模結構，設計成在模具調試時，可以實現快速調整凸凹模間隙。

將施工區劃分為1-3三個區，圓筒需拆除至-10.5m標高，其中3區下游有7個圓筒需分兩次拆除，第一次拆除至-4.8米，第二次拆除至-10.5米；其余圓筒已拆除了第一節，只需一次拆除至-10.5米。具體施工安排如下：

（3）各管理部門規范不一，監管手段有限。三省海事行政執法依據不統一，廣西作為直屬海事機構，嚴格執行交通運輸部海事局有關規定，云南、貴州海事有自己的一套處罰標準。在天生橋庫區鄉鎮非運輸船舶監管上，鄉鎮政府對本應納入其管理的鄉鎮非運輸船舶監管不夠重視，遲遲未落實落地《鄉鎮非運輸船舶管理辦法》各項條款，而海事部門出于水上交通安全整體考慮，對此又不能完全置之不理，各海事部門對此類船舶監管手段不一，廣西海事尚不能對鄉鎮非運輸船舶進行處罰，而云貴海事依據本省法規條款可以進行處罰，但面對眾多鄉鎮非運輸船舶，面對良莠不齊的船員，云貴海事靠其自身，尚有很多無奈。

⑼OP90側修邊沖孔模：側修邊采用吊楔結構。產品D區側修結構，關鍵要點是確保沖壓過程，沖頭受力的平衡。采用彈性元件在側修邊沖頭另一側設計反頂，以及增加反側塊抵消側修邊時的側向力，避免沖切時刃口咬邊、崩裂。如圖11所示。

⑽OP100側修邊+側整形模：側修邊+側整形采用下置式斜楔結構。側修邊模具結構按照OP90要點設計。

模具制造、調試與量產注意事項

模具制造注意事項

模具成形圓弧處、工作表面要光滑，鑲塊的拼接縫隙不大于0.05mm，不能有明顯接痕。粗糙度要求：安裝貼合面Ra1.6μm；與產品貼合面/滑配面Ra0.8μm；沖翻孔底孔及沖翻孔的沖頭、凹模的工作部分表面粗糙度Ra0.4μm。

模具調試注意事項

首先排查模具部件之間、模具與制件之間的干涉情況；其次鎖定模具閉合高度進行調試，驗證每套模具的工序件定位、防錯防呆的功能；調整模具零間隙貼合面(如：外限位柱、平衡塊、錐形定位銷、鐓死塊等)，使其貼合面接觸良好；調整相對運動部件(如：導向結構、滑塊等)，使其導向面接觸良好、運動順暢；接著研配工作部件的型面，研合率不低于85%，確保制件穩定后，方可開始修改產品回彈。在OP10及OP20模具上調試整改產品大面的回彈量，把產品大面的回彈量調試整改到1mm以內，再進行其他工序件尺寸精度的調試。另外，為確保翻孔質量，必須保證沖翻孔底孔光亮帶均勻，翻孔底孔邊緣壓C角深度不可過大且均勻，翻孔凸凹模間隙均勻。產品調試合格后，在與制件摩擦劇烈的模具零件表面TD處理。

模具量產注意事項

模具必須安裝限位柱，以確保模具每次在生產時閉合高度的一致性，確保產品穩定。模具定期維護保養。模具量產需要在相對導向、相對運動部件的導滑面涂潤滑油。根據設計規劃的易損備件，結合生產實際情況，完善易損備件清單，制定最低安全庫存量，以便模具量產維護維修，快速調整更換。

SLA-Trust模型信任值計算過程利用文獻[3]給出的計算結論。本文重點闡述模型中關于對SLA指標進行預測的實現細節。

沖壓之后的焊接、壓裝工序調試驗證

在產品沖壓工序完成后，接著焊接，再電泳，最后壓裝球頭銷、前后襯套。經過壓脫試驗，壓出力滿足要求。如圖12所示，產品的翻孔未造成球頭銷、前后襯套表面劃傷，且表面接觸均勻。

結束語

此產品的模具調試過程比較順利，實際效果與CAE成形模擬分析的結果基本一致。如圖13所示，模具經過小批量的生產驗證，工作過程可靠穩定，沖壓生產的產品尺寸合格穩定，產品壁厚、外觀質量滿足要求，該模具已經正式投入到批量生產。通過對該產品的沖壓工藝和模具結構設計，參照模具制造、調試、量產的注意事項，有效解決了超高強度鋼板拉深、成形、修邊沖孔的模具強度弱、產品尺寸要求高、翻邊翻孔質量要求高等問題，為后續超高強鋼的底盤件開發提供了借鑒。