高強度板沖壓工藝及模具制造

    在汽車高強度板的沖壓工藝設(shè)計過程中，科學(xué)地進行工藝補充造型以及變參數(shù)的拉延筋設(shè)計，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。
    高強度板應(yīng)用在車身結(jié)構(gòu)中能夠使車身減重達到25%左右，節(jié)省約15%的燃油。因此，提高高強度板在車身結(jié)構(gòu)件中的利用率，對于實現(xiàn)汽車質(zhì)量輕量化、節(jié)約能源、保護環(huán)境和安全性能等方面具有重要意義。
    本文結(jié)合實際重點介紹了汽車覆蓋件中高強度板材的沖壓工藝設(shè)計與模具制造注意事項。
沖壓工藝
    圖1所示為我公司承擔(dān)開發(fā)某模具項目的一個沖壓件——前防撞梁外板。其材料為D340LA，料厚為1.2mm，外形尺寸：長為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，但卻屬于高強度鋼板。通常，對于高強度板材零件的沖壓過程，會產(chǎn)生零件扭曲、回彈和翹曲等問題，必須加以解決。因此，要在沖壓工藝制定過程中注意以下事項：
1.拉延成形要充分
    高強度板材零件在沖壓時，其形狀要盡量全部拉延出來，不要靠后序的翻邊、整形工序來實現(xiàn)，也就是說，要通過拉延成形，讓板料產(chǎn)生充分的塑性變形，減少自身的回彈應(yīng)力。但如何才能讓高強度板材產(chǎn)生充分的塑性變形，需要通過設(shè)計合理的工藝補充來實現(xiàn)，以往此類零件的拉延筋通常設(shè)計成圓形的，但對于此件，我們采用了方筋，見圖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.進行CAE分析
    通過拉延成形工序做好數(shù)模后，必須要進行CAE分析，并根據(jù)分析的結(jié)果，判定零件回彈趨勢大小，然后在數(shù)據(jù)上加以補償，并用補償后的數(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償。

圖4  前防撞梁外板拉延縱向回彈補償

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，而不能以經(jīng)過CAE分析后作過回彈補償?shù)睦�延�?shù)模數(shù)據(jù)為準。這就需要對最終拉延件進行逆向建模，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償

4.翻邊整形加工數(shù)模的分析
    對于翻邊整形的加工數(shù)模也要進行CAE分析和回彈補償，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償如圖6所示。

圖6  前防撞梁外板整形工序的回彈補償

5.其他注意問題
    除了上述問題，工作人員還應(yīng)根據(jù)零件的特點，確定好工作部件的材質(zhì)，確定哪些拼塊需要經(jīng)過特殊熱處理。
模具制造
    雖然目前計算機技術(shù)非常先進，但采用計算機進行CAE分析時的客觀條件與模具工作時的實際環(huán)境不可能完全相同，需要在生產(chǎn)調(diào)試時根據(jù)調(diào)試的實際情況進行再補償。因此，必須在模具制造時就考慮到采取的補償方式，主要注意事項如下：
1.拉延類模具
    對于拉延類模具，如果模具采用鑄造結(jié)構(gòu)，泡塑實型鑄造時型面要多留余量，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。
3.翻邊整形類模具
    對于翻邊整形類模具，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)驗積累
    詳細記錄每次調(diào)整數(shù)據(jù)，積累此類材料沖壓的相關(guān)經(jīng)驗。
結(jié)語
    以上內(nèi)容介紹了汽車覆蓋件中高強度板材的沖壓工藝設(shè)計與模具制造注意事項，并將這些注意事項充分應(yīng)用到本文范例——前防撞梁外板模具的開發(fā)中，得到了非常成功的應(yīng)用。