某型汽車零件沖壓后工序的步驟設(shè)計(jì)

鐘嵐

摘 要：隨著人們對汽車的各個(gè)方面性能要求的提高，汽車生產(chǎn)商為了滿足客戶的需求，需要快速地開發(fā)出高性能的新車型以應(yīng)對市場的變化。本文針對某型汽車零件沖壓后工序的步驟進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，從而改善其成形質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效益和效率。

關(guān)鍵詞：后工序 沖孔 修邊 整形

中圖分類號：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0086-03

在傳統(tǒng)的沖壓模具開發(fā)過程中，工作人員都是憑借多年的工作經(jīng)驗(yàn)在金屬塑性成形理論的基礎(chǔ)上將沖壓件構(gòu)想為簡化的力學(xué)模型并通過對金屬內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的分析來建立平衡方程，進(jìn)而來設(shè)計(jì)模具。但在實(shí)際生產(chǎn)的時(shí)候，受到試驗(yàn)條件、實(shí)際環(huán)境以及理論分析偏差等諸多因素的影響，工作人員很難對實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題做出準(zhǔn)確有效的判斷。因此當(dāng)模具實(shí)際被開發(fā)出來后，如果實(shí)際結(jié)果與預(yù)期存在偏差，只能在模具的設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)不斷地調(diào)整工藝參數(shù)和成形方式或者靠經(jīng)驗(yàn)不斷地試模和修模，以這種方式開發(fā)模具既耗時(shí)又費(fèi)力，還增加了生產(chǎn)成本，顯然傳統(tǒng)的模具開發(fā)技術(shù)已不再適用于現(xiàn)代的高效益、高效率的模具工業(yè)中。

隨著有限元理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。國外有限元技術(shù)的發(fā)展要比國內(nèi)更早、更系統(tǒng)、更完善，在國外早已開發(fā)出了一些用于板料成形數(shù)值模擬的專用軟件。汽車覆蓋件與結(jié)構(gòu)件沖壓仿真技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)階段走向工業(yè)階段。在美國、歐洲和日本的各大汽車公司，都把沖壓成形仿真作為新車型沖壓件開發(fā)中的一個(gè)必要的分析工具。

沖壓成形仿真的第一序?yàn)槔映尚?。在拉延之后，要得到完整的零件，還需要經(jīng)過沖孔、修邊、整形等后工序，后工序的排布順序也影響著產(chǎn)品的成形質(zhì)量，因此對后工序的排布順序進(jìn)行分析是非常有必要的；然而零件的結(jié)構(gòu)形狀及性能要求往往也影響著沖孔、修邊、整形等工序的排布?？偟膩碚f，后工序的排布順序與零件的結(jié)構(gòu)形狀及性能是相互影響、相互制約的。

1 后工序排布的具體設(shè)計(jì)

拉延后3D數(shù)模如圖1所示。

零件材料為B250P1，屬于高強(qiáng)度冷軋鋼，在成形后回彈會(huì)較大。同時(shí)零件法蘭面處的成形角度較大，在拉延成形后會(huì)存在回彈現(xiàn)象，故法蘭面需要設(shè)計(jì)整形工序。拉延后數(shù)模最大長度約為770mm，最大寬度約為285mm；修邊時(shí)，一般所修邊廢料尺寸應(yīng)小于600mm，所以在長度需要采用多次修邊或者設(shè)計(jì)廢料切刀，寬度方向僅需一副修邊刀塊；為了減少后工序數(shù)，將沖孔與修邊安排在同一工序，由于數(shù)模結(jié)構(gòu)尺寸決定不宜采用一次修邊，故將修邊沖孔工序安排為兩序；由于A、B兩側(cè)的成形角度與高度尺寸都較大，同時(shí)F與G兩處存在凸起部分，在A、B兩側(cè)與F、G兩處修完邊后，會(huì)因?yàn)椴牧蟽?nèi)部應(yīng)力的釋放從而引起法蘭面處較大的回彈，故整形工序應(yīng)安排在A、B兩側(cè)與F、G兩處修邊之后，同時(shí)這樣也能使整形的效果提高，另外圖1中E處所標(biāo)示的孔的邊界距圓角邊界僅1.7466mm，為了防止該孔在整形后變形，故該孔應(yīng)在整形前沖出。為了修C、D兩側(cè)的邊，需要采用多副修邊刀快，在設(shè)計(jì)時(shí)為了減少廢料刀的使用，因此可在C側(cè)、D側(cè)的中間部分設(shè)計(jì)修邊刀塊，先將這兩部分切除，最后再將C側(cè)、D側(cè)剩余的廢料切除。

綜上所述：

（1）將第二序設(shè)計(jì)為修A側(cè)，B側(cè)，C、D側(cè)中間的廢料加上沖定位孔。

（2）將第三序設(shè)計(jì)為整形法蘭面。

（3）將第四序設(shè)計(jì)為修C側(cè)與D側(cè)余下的廢料與沖余下的孔。

2 第二序修邊沖孔工藝設(shè)計(jì)

2.1 修邊、沖孔位置的確定

第二序修邊沖孔如圖2所示。

（1）D所標(biāo)示處為定位孔用于后工序的精定位，選用此處兩孔為定位孔，主要是由于此處兩孔位于零件較中間位置且對稱，采用此處兩孔定位，零件不易變形，且定位效果較好。

（2）A、C兩處修邊安排在第二序是由于該兩處的成形角度及高度較大，修邊后會(huì)因材料內(nèi)部應(yīng)力的釋放造成法蘭面較大的回彈，同時(shí)F、G兩處存在凸起結(jié)構(gòu)，在拉延成形后存在比較大的內(nèi)部應(yīng)力，因此A、C、F、G四處修邊應(yīng)先于整形工序。為了防止廢料卡住不能順利滑出，因此在圖2所標(biāo)識處設(shè)計(jì)廢料切刀。

（3）B、E兩處修邊是由于拉延數(shù)模在長度方向的最大長度約為：770mm，不滿足單次所修邊廢料尺寸小于600mm的要求，所以應(yīng)采取多處修邊或者采用廢料切刀的方式，由于一般設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少廢料切刀的使用，故在B、E兩處設(shè)計(jì)修邊以滿足修邊廢料尺寸滿足小于600mm的要求。

（4）由于定位孔需要用于后工序的精定位，因此基準(zhǔn)孔需要在第二序沖出；又第三序?yàn)檎?，為了保證其余孔不因整形而變形，故將其余孔設(shè)計(jì)在第四序沖出。

2.2 修邊線的設(shè)計(jì)

首次修邊修邊線應(yīng)延長超出產(chǎn)品收縮線20mm，修邊線應(yīng)與數(shù)模表面重合。由于板料厚度為12.mm<3mm屬于薄板，故修邊刀塊交刀方式如圖3所示。

3 第三序整形工藝設(shè)計(jì)

3.1 整形分模線位置的確定

此序整形為帶廢料整形，整形部位為零件法蘭面處如圖4所示。

從整形模的壓料器和整形刀塊的結(jié)構(gòu)方面考慮，所以采用圖4所示的整形分模線位置，既滿足壓料器與整形刀塊結(jié)構(gòu)上的要求又滿足壓料器對強(qiáng)度的要求。

3.2 整形分模線的設(shè)計(jì)

整形分模線應(yīng)延長并超出產(chǎn)品20mm，同時(shí)分模線應(yīng)與數(shù)模表面重合。

3.3 整形到底標(biāo)記的設(shè)計(jì)

整形到底標(biāo)記作用：用于檢測整形是否到位。由于零件的法蘭面處在成形后以及第二序修邊之后都會(huì)存在回彈現(xiàn)象，故法蘭面處需要整形；為了檢測整形是否到位，需要在法蘭面處設(shè)計(jì)到底標(biāo)記。到底標(biāo)記采用直徑為φ16的圓表示，故將φ16的圓的3/4設(shè)計(jì)在產(chǎn)品區(qū)域內(nèi)部以表示整形到底標(biāo)記，如圖5所示。

4 第四序修邊沖孔工藝設(shè)計(jì)

4.1 修邊、沖孔位置的確定

第四序修邊沖孔如圖6所示。圖中白色線條所表示的為第四序修邊沖孔位置，工作內(nèi)容為第二序修邊沖孔后剩余內(nèi)容。

4.2 修邊線的設(shè)計(jì)

修邊線應(yīng)與數(shù)模表面重合。由于板料厚度為12.mm<3mm屬于薄板，修邊刀塊交刀方式如圖7所示。

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