天窗加強(qiáng)板沖壓工藝優(yōu)化應(yīng)用研究

佟海南， 竇鐵勇

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心， 河北省汽車工程技術(shù)研究中心， 河北 保定 071000）

0 引 言

汽車制造成本居高不下是目前汽車企業(yè)面臨的主要問題之一，汽車制造成本過高影響市場的占有率，也降低了企業(yè)的利潤。汽車車身由各種沖壓件通過焊接拼裝而成，整個白車身由約450個沖壓件組裝，這也說明沖壓成本控制的重要性。汽車行業(yè)在分析沖壓成本的控制時應(yīng)考慮多種影響因素，如選材、工藝可行性和合理性、平臺化、材料利用率、沖壓工序、合理沖壓設(shè)備選用等，前期設(shè)計階段合理的成本控制，對降低汽車制造成本具有重要的意義。現(xiàn)結(jié)合某車型天窗加強(qiáng)板對其工藝可行性和合理性進(jìn)行分析，并對沖壓工序方向進(jìn)行優(yōu)化，以減少沖壓工序達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。

1 某車型天窗加強(qiáng)板分析

（1）零件結(jié)構(gòu)分析。某車型天窗加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)如圖1所示，屬于小天窗，零件材質(zhì)為170P1，料厚t=1.0 mm，天窗口尺寸反算后如圖2所示，長、寬尺寸約為922 mm×519 mm，天窗口廢料尺寸偏大，與常規(guī)小天窗結(jié)構(gòu)尺寸差距較大。

圖1 天窗加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)

圖2 天窗口反算后尺寸

參考前期相關(guān)零件數(shù)據(jù)及工藝排布，天窗加強(qiáng)板常規(guī)工藝排布為4道工序，存在可減少工序的可能，實現(xiàn)用3道工序成形。3道工序成形排布最大影響因素為天窗口較大，廢料對角尺寸超過600 mm，與自動化生產(chǎn)線設(shè)備廢料下滑通道存在干涉風(fēng)險，將會導(dǎo)致自動化生產(chǎn)過程中廢料下滑困難，影響自動化生產(chǎn)效率。結(jié)合天窗口尺寸及廢料滑落要求，需要對零件結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)3道工序成形該零件。

（2）零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)合天窗加強(qiáng)板、頂蓋外板及頂蓋外板總成優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，增大天窗口位置部分翻邊高度，如圖3所示方框位置，達(dá)到減小廢料尺寸的目的，降低3道工序成形零件時廢料下滑困難的風(fēng)險。此外增加翻邊高度位置位于零件翻邊直線段，零件成形無起皺、回彈；增加翻邊高度位置與總成匹配，無搭接、干涉風(fēng)險，不影響總成匹配。前期設(shè)計階段規(guī)避風(fēng)險問題，對于后期模具整改、降低制造成本、縮短整改周期具有重要的意義。

圖3 優(yōu)化廢料尺寸后零件結(jié)構(gòu)

2 某車型天窗加強(qiáng)板工藝排布

初步分析零件優(yōu)化后進(jìn)行工藝排布及工藝設(shè)計，工藝排布為4道工序成形：OP10拉深；OP20修邊沖孔；OP30修邊沖孔整形；OP40修邊沖孔翻邊，整形也可能設(shè)計在OP40。上述工序內(nèi)容為常規(guī)的成形工藝，此工序排布原因主要為天窗口廢料尺寸過大，為保證廢料下滑順利，修邊分工序排布，需2道工序?qū)崿F(xiàn)天窗口位置修邊。

該車型天窗加強(qiáng)板通過對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可實現(xiàn)3道工序成形，工藝排布為OP10拉深、OP20修邊沖孔、OP30修邊沖孔整形，天窗加強(qiáng)板優(yōu)化后工藝排布與常規(guī)工藝排布對比如表1所示。

優(yōu)化后OP10拉深與前期工藝方案一致，但需將天窗口廢料符形筋由一字形調(diào)整為十字形，提高廢料符形度；OP20修邊沖孔工藝方式未發(fā)生變化，但工作內(nèi)容變化明顯，由表1可知前期工藝規(guī)劃OP20天窗口位置僅修邊完成中間一部分廢料，該車型為天窗口位置全部修邊，為保證廢料尺寸滿足設(shè)備及技術(shù)要求，優(yōu)化后OP20工序仍保留中間廢料，暫不下滑，采用吸盤吸至OP30工序單獨增加廢料滑道，以此解決天窗口廢料一次性修邊完成后廢料下滑困難問題。優(yōu)化后OP30工序與原工藝比較，由于OP20工序天窗口修邊完成，可實現(xiàn)翻邊工作，同時根據(jù)實際情況調(diào)整原工序修邊沖孔內(nèi)容至OP20工序和OP30工序，取消OP40工序。

優(yōu)化后主要變化點為OP20工藝排布，工作內(nèi)容如圖4所示，該位置工藝排布需特別關(guān)注天窗口位置廢料尺寸是否滿足生產(chǎn)線設(shè)備需求、廢料下滑是否有風(fēng)險，并要保證模具強(qiáng)度。

圖4 優(yōu)化后OP20工序排布

綜上所述，天窗加強(qiáng)板由原工藝4道工序調(diào)整為3工序成形的主要難點是天窗口廢料尺寸大而造成下滑困難問題，通過增加吸盤，將廢料轉(zhuǎn)換為下一道工序進(jìn)行排出而解決；同時優(yōu)化廢料刀位置及方向的排布將廢料下滑困難、模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差等風(fēng)險降至最低，實現(xiàn)工藝排布減少1道工序，降低制造成本的目的。

3 某車型天窗加強(qiáng)板模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)按圖4工序進(jìn)行設(shè)計，OP20工序的模具中間保留廢料，采用吸盤吸至OP30工序，如圖5所示；OP30工序單獨增加廢料下滑通道（廢料下滑方向為箭頭方向），如圖6所示，按照優(yōu)化后設(shè)計的模具其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、廢料下滑等滿足零件成形要求。

圖5 優(yōu)化后OP20工序模具結(jié)構(gòu)

圖6 優(yōu)化后OP30工序模具結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

上述研究表明，通過對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合工藝設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化，天窗加強(qiáng)板（小天窗類型）可以實現(xiàn)3道工序成形，減少1副模具開發(fā)，節(jié)約成本約40萬元。該優(yōu)化工藝方案為解決廢料尺寸偏大、廢料下滑困難問題提供參考，同時工藝上的優(yōu)化也減少了模具數(shù)量的開發(fā)，降低了制造成本。