基于減少工序數的汽車沖模技術研究及應用

0 引 言

近年來隨著汽車銷量增速放緩及原材料價格上漲，國內乘用車市場競爭愈發激烈，如何控制整車制造成本及提高車型競爭力是各大汽車制造商聚焦的難題。某新車型整車白車身的沖模投資費用達1.6億元，其中外覆蓋件模具投資費用為1億元，結構件模具投資費用為6 000萬元

，縮減模具投資費用是降低整車開發成本、提升整車競爭力的有效途徑。

(3)從增長的可持續性看，政府主導的輸入型增長不能持續促進SR增長，相反，市場主導的內生型增長能持續促進SR增長。

通過合理選用模具零件材料、標準件、模具零件筋厚系數、左右合模、減少成形工序等方法，可以降低模具開發成本

。對于外覆蓋件，蔣磊等

研究了基于制件質量特性的沖模工序集成技術，開發多種工序集成機構，將側圍外板、前翼子板、頂蓋外板、前門內板、后門內板沖模工序數減少至3工序，節省了模具投資費用。車身結構件中大型尺寸的零件數量約150個，外資汽車制造商平均成形工序數為3.3，而國內汽車制造商平均工序數大于該數值，因此減少工序數達到降低制造成本的目的空間巨大。現從前期制件結構優化、工藝設計優化、工序集成3個方面，介紹減少車身結構件沖壓工序數的方法，并在開發的新車型上進行應用。

1 制件結構優化減少沖壓工序數

制件結構對沖壓工序數影響較大，制件結構越復雜，需要越多的工序才能實現制件的成形。制件設計前期要從縮減工序方面開展同步工程，優化制件結構。

設備運行流程也得到優化，從“加藥處理、油氣分離、功能處理、大罐回收、連續外輸”五級處理流程精簡為“油水分離、大罐收液脫水、間歇外輸”三級處理流程，優化后的原油無水外輸不僅降低了下游站點的處理負荷，而且實現節電降本。

針對剛入職的護理人員，對其進行培訓是非常重要的一項環節，護理人員在護校學習的內容與臨床實踐有著本質上的區別，通過對護理人員入職后培訓，能夠使護理人員的護理技能得到提升[3]。而傳統的培訓方式，主要以培訓老師講解為主，護理人員的接受程度并不高，因此，培訓效果并不理想，從而導致護理人員在臨床護理工作中并不能夠發揮其優勢，使患者的護理滿意度、基本操作知識、健康宣教等方面均得不到較好的保證，也不利于我國護患關系的發展[4-6]。

對于制件上的孔，按照同一工序內沖完所有孔的原則進行孔位和孔向的檢查，制件上的孔分為主體面孔、法蘭邊孔及側壁孔。主體面及法蘭邊上的孔主要是正向沖壓，按沖壓方向檢查沖孔角度不超差即可。側壁孔需要確保側沖斜楔不能相互干涉，如圖5所示，因不同角度側沖孔斜楔的長度參數存在差異，為簡化檢查方法，沿沖孔法向延伸長度

為280 mm的實體柱，實體柱之間不干涉視為可行，否則需要調整孔向、孔距。

1.1 制件合并減少沖壓工序數

有些制件為實現某功能在型面上設計翻孔，需要沖壓工程師檢查確認翻孔是否增加整體成形工序，如對整體成形工序產生影響，需要設計者取消翻孔或將翻孔改為沉臺孔。如前輪罩外板原方案在主型面上設計翻孔作為發動機蓋撐桿的安裝點，且翻孔角度與主型面存在30°的夾角，為此需要另外增加沖孔、翻孔2道工序實現該功能，由原4道工序增加至6道工序，重新設計后將發動機撐桿的安裝點位置移至側壁，即將翻孔取消后在側壁增加2個安裝孔，優化后制件結構可維持4道工序成形，如圖6所示。

1.2 結構優化減少沖壓工序數

對于制件上的非重要功能孔，如漏液孔、減輕質量孔等，可在落料工序沖出，避免增加單獨沖孔工序。圖9所示為中門檻結構，弧形側壁上有4個孔，如按一般的沖壓工序排布，為避免沖孔斜楔干涉，孔1和孔2、孔3和孔4分別占用1道工序。如將漏液孔1～3在落料工序預先沖出，則可減少1道沖孔工序，由于漏液孔是先沖再成形，孔位在側壁弧面，孔變形無法避免，但仍在制件接受的公差范圍。

1.3 優化沖孔減少沖壓工序數

1.2.5 避免選擇下肢靜脈穿刺。在術中注意保護血管,為避免反復穿刺,可以在術前選擇留置針,穿刺時盡量縮短扎止血帶的時間,減輕對局部和遠端血管的損害下肢血栓發生率是上肢的3倍,應該盡量選擇上肢靜脈穿刺,避免下肢靜脈內膜再損傷加速DVT形成;輸液過程中嚴格執行無菌操作,避免感染,減少微粒進入靜脈形成微血栓的概率。并且交由經驗較為豐富的護理人員對患者進行穿刺,提高一次成功率。

制件結構優化后，選用合理的沖壓工藝，才能將工序縮減至最優，以下從沖壓工藝優化方面介紹如何減少工序數。

1.4 取消翻孔減少沖壓工序數

制件數量越多成形工序越多，通過合并優化制件結構，可減少沖壓工序。汽車前艙立柱原方案如圖1所示，由5個沖壓件組成，共需要18道沖壓工序成形，各制件沖壓成形后還要進行焊接，成形工序多，制造成本高，尺寸穩定性也差。采用制件合并優化的方法，將5個沖壓件優化合并為1個沖壓件，新方案如圖2所示，總沖壓工序數降至5道，該方案通過認可并在新車型上進行應用。

2 優化沖壓工藝減少工序數

區內陰雨天氣易導致授粉受精不良、著果率低等，因而需配置3個以上花粉量大且自花授粉的品種，以相互授粉提高產量和品質。同時，應以中國櫻桃黑珍珠為主導，按照早、中、晚熟品種的適度配比，逐步引進一些早熟中國櫻桃優新品種如早大果、早艷、紅妃及春露[4-6]等，晚熟中國櫻桃優新品種如黑甜一號、新引一號、雜交6號、巴丹早紅及春雷[7-8]等，以延長采摘時間，進一步優化品種的種植結構，豐富市場品種供應。

2.1 優化落料工藝減少工序數

當制件材料為低強度普通板，且采用落料/成形工藝時，可先通過CAE仿真軟件計算制件回彈狀態，如回彈量在±2 mm，可考慮取消整形工序，如頂蓋前橫梁，材料為1.0 mm厚的BLC，以往的成形方案為落料、成形、整形、沖孔4道工序。經CAE分析，成形后的最大回彈量為1.8 mm，分析回彈偏差可以在成形工序進行整改補正，新方案取消整形工序，如圖8所示，減少1道工序。

2.2 成形類工藝減少整形工序

對于同一個制件結構，選擇沖壓成形方案不同，工序數也會隨之變化。前地板加強板因造型復雜，以往車型一般按照拉深工藝進行設計，需要拉深、修邊、整形、沖孔4道工序成形，新車型采用落料、夾料成形、沖孔/整形3道工序進行設計，如圖7所示，制件成形性、尺寸精度滿足要求，較原方案減少1道工序。

2.3 非重要功能孔及翻孔在落料工序沖出

制件結構復雜，如需要采用拉深工藝以滿足其成形性要求，拉深工藝需要設計工藝補充區域且制件不一定能一次拉深成形，所以拉深工藝設計的工序一般會按拉深、修邊、翻邊/整形、沖孔等4個工序進行排布。如能在前期同步工程階段按落料成形沖壓方案優化制件結構，則制件可采用落料、成形、沖孔的工藝成形。圖3所示為后防撞桿優化前結構，兩端造型不規則，需要采用拉深工藝才能滿足成形性要求，制件結構優化后如圖4所示，整體截面呈幾字形，采用落料、成形、沖孔工藝成形，總工序數較原拉深方案減少1道工序。

3 工序集成以減少工序數

將原需要一道獨立工序才能完成的成形集成到前一道工序，通過工序集成減少制造成本，以下從修邊翻邊一體、側整形側沖孔一體、沖孔集成3個方面進行介紹。

3.1 修邊翻邊集成與修邊整形集成以減少工序數

根據制件及成形工藝特征，有些修邊與翻邊、修邊與整形可以集成到同一道工序中，如圖10、圖11所示，該類工序集成方案適用于普通板、薄板件。前地板制件結構如圖12所示，材料為0.6 mm厚的BLC，制件較為平坦，兩側有直翻邊，以往成形工藝為拉深、修邊/沖孔、翻邊3道工序，現將修邊與翻邊集成后，可減少1道工序。

3.2 側整形側沖孔集成以減少工序數

有些制件需要先整形后才能在型面上進行沖孔，可考慮將側整形和側沖孔合并為一道工序。工作時側壓料板作為側整形刀塊先整形到位，然后側凸模沖孔，該成形工藝需要核算側整形的成形力，確保模具有足夠空間布置壓力源，滿足壓料力大于側整形力的要求。座椅框前板側壁部位有臺階和孔，按以往設計需要先側整形臺階再沖孔，新方案將沖孔工序集成在側整形工序，如圖13所示，可節省1道沖孔工序。

3.3 沖孔集成減少工序數

為滿足各種功能需求，車身結構件上的孔存在多樣性特殊性，如果僅是為了少數特殊孔就增加沖孔工序，會增加制造成本，可將特殊孔集成到前工序實現，以減少成形工序。對于制件外輪廓附近的孔，如孔法向指向制件內部，為保證沖孔廢料排出，沖孔方向需要由內往外沖，可采用倒拉側沖斜楔沖孔，斜楔驅動塊仍設置在制件外，斜楔被驅動工作后拉動凸模由內向外運動實現沖孔，如頂蓋尾端梁翻邊位置可采用倒拉側沖斜楔沖孔，如圖14所示。對于制件主型面上沖孔角度大的孔，無法采用正方向沖孔時，可考慮采用內置沖孔，如輪罩內板內部安裝孔，如圖15所示。制件側壁上的孔可采用過刀塊沖孔方案，將沖孔集成在修邊工序，如圖16所示。

4 結束語

在確保不降低沖壓件品質的前提下，基于上述減少工序數的方法，某車型車身結構件沖壓平均工序數降至3.6，總節省工序數75道，預計減少模具投資費用達600萬元，對降低整車開發成本，提升車型競爭力具有重要作用。車身結構件數量多，在制件結構設計、沖壓工藝設計開發階段，通過開展減少沖壓工序數工作，可降低制造成本。

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[6]蔣 磊,龔 劍,王 龍,等.基于制件質量特性的沖壓模具工序集成技術開發與應用[J].汽車工藝與材料,2019(10):6-15.