高強(qiáng)度板沖壓工藝及模具制造

    在汽車高強(qiáng)度板的沖壓工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，科學(xué)地進(jìn)行工藝補(bǔ)充造型以及變參數(shù)的拉延筋設(shè)計(jì)，減少了模具調(diào)試次數(shù)，縮短了模具制造周期和制造成本，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
    高強(qiáng)度板應(yīng)用在車身結(jié)構(gòu)中能夠使車身減重達(dá)到25%左右，節(jié)省約15%的燃油。因此，提高高強(qiáng)度板在車身結(jié)構(gòu)件中的利用率，對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車質(zhì)量輕量化、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和安全性能等方面具有重要意義。
    本文結(jié)合實(shí)際重點(diǎn)介紹了汽車覆蓋件中高強(qiáng)度板材的沖壓工藝設(shè)計(jì)與模具制造注意事項(xiàng)。
沖壓工藝
    圖1所示為我公司承擔(dān)開(kāi)發(fā)某模具項(xiàng)目的一個(gè)沖壓件——前防撞梁外板。其材料為D340LA，料厚為1.2mm，外形尺寸：長(zhǎng)為1290mm，寬為220mm，高為67mm。

圖1 前防撞梁外板

    根據(jù)圖1所示產(chǎn)品的尺寸，我們可以看出，該產(chǎn)品外部形狀并不復(fù)雜，但卻屬于高強(qiáng)度鋼板。通常，對(duì)于高強(qiáng)度板材零件的沖壓過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生零件扭曲、回彈和翹曲等問(wèn)題，必須加以解決。因此，要在沖壓工藝制定過(guò)程中注意以下事項(xiàng)：
1.拉延成形要充分
    高強(qiáng)度板材零件在沖壓時(shí)，其形狀要盡量全部拉延出來(lái)，不要靠后序的翻邊、整形工序來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，要通過(guò)拉延成形，讓板料產(chǎn)生充分的塑性變形，減少自身的回彈應(yīng)力。但如何才能讓高強(qiáng)度板材產(chǎn)生充分的塑性變形，需要通過(guò)設(shè)計(jì)合理的工藝補(bǔ)充來(lái)實(shí)現(xiàn)，以往此類零件的拉延筋通常設(shè)計(jì)成圓形的，但對(duì)于此件，我們采用了方筋，見(jiàn)圖2和圖3。

圖2  前防撞梁外板拉延數(shù)模

圖3  前防撞梁外板拉延方筋尺寸

2.進(jìn)行CAE分析
    通過(guò)拉延成形工序做好數(shù)模后，必須要進(jìn)行CAE分析，并根據(jù)分析的結(jié)果，判定零件回彈趨勢(shì)大小，然后在數(shù)據(jù)上加以補(bǔ)償，并用補(bǔ)償后的數(shù)模作為加工依據(jù)。圖4和圖5是本案例中零件的拉延工序回彈補(bǔ)償。

圖4  前防撞梁外板拉延縱向回彈補(bǔ)償

3.沖孔模具型面加工數(shù)據(jù)的確定
    拉延工序后、翻邊修整工序前的修邊沖孔模具型面加工數(shù)據(jù)，一定要以調(diào)試好的最終拉延件為準(zhǔn)，而不能以經(jīng)過(guò)CAE分析后作過(guò)回彈補(bǔ)償?shù)睦�延�?shù)模數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。這就需要對(duì)最終拉延件進(jìn)行逆向建模，然后以逆向建模的數(shù)據(jù)作為加工修邊沖孔模具的加工工藝數(shù)模依據(jù)。

圖5  前防撞梁外板拉延橫向回彈補(bǔ)償

4.翻邊整形加工數(shù)模的分析
    對(duì)于翻邊整形的加工數(shù)模也要進(jìn)行CAE分析和回彈補(bǔ)償，并以此作為本道工序的加工依據(jù)。本零件的翻邊整形工序回彈補(bǔ)償如圖6所示。

圖6  前防撞梁外板整形工序的回彈補(bǔ)償

5.其他注意問(wèn)題
    除了上述問(wèn)題，工作人員還應(yīng)根據(jù)零件的特點(diǎn)，確定好工作部件的材質(zhì)，確定哪些拼塊需要經(jīng)過(guò)特殊熱處理。
模具制造
    雖然目前計(jì)算機(jī)技術(shù)非常先進(jìn)，但采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行CAE分析時(shí)的客觀條件與模具工作時(shí)的實(shí)際環(huán)境不可能完全相同，需要在生產(chǎn)調(diào)試時(shí)根據(jù)調(diào)試的實(shí)際情況進(jìn)行再補(bǔ)償。因此，必須在模具制造時(shí)就考慮到采取的補(bǔ)償方式，主要注意事項(xiàng)如下：
1.拉延類模具
    對(duì)于拉延類模具，如果模具采用鑄造結(jié)構(gòu)，泡塑實(shí)型鑄造時(shí)型面要多留余量，以便以后整改。如果模具采用鑲塊結(jié)構(gòu)，則至少要備2組料。
2.修邊、沖孔類模具
    對(duì)于拉延工序后、翻邊修整前的修沖類模具，模具的型面數(shù)據(jù)一定要以調(diào)試好的最終拉延件為準(zhǔn)。
3.翻邊整形類模具
    對(duì)于翻邊整形類模具，由于模具工作部件多采用鑲塊結(jié)構(gòu)，因此至少要備兩組料。
4.經(jīng)驗(yàn)積累
    詳細(xì)記錄每次調(diào)整數(shù)據(jù)，積累此類材料沖壓的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)語(yǔ)
    以上內(nèi)容介紹了汽車覆蓋件中高強(qiáng)度板材的沖壓工藝設(shè)計(jì)與模具制造注意事項(xiàng)，并將這些注意事項(xiàng)充分應(yīng)用到本文范例——前防撞梁外板模具的開(kāi)發(fā)中，得到了非常成功的應(yīng)用。