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轉發自：模具工業

作者：王衝1，李貴2，張學文賈雪1 （l.北京汽車集團有限公（gōng）司，北京101300； 2·武漢科技大學機械自動化學院，湖北武漢430081）

衝壓SE工作貫穿於新車開發的全過程（chéng），從了解對標車的關（guān）鍵零（líng）件（jiàn）製作（zuò）工藝開始（shǐ），到量產（chǎn）車的製作完成，都需要衝壓工藝人員的參與。衝壓工藝人（rén）員主要解決車身零件的衝壓工藝問題，快速有效地解決車身設計過程中出現的各種（zhǒng）問題，是縮短開發周（zhōu）期和降低開發成本的保（bǎo）證。

為此（cǐ）運用DFM(design for manufacturability)方法，將衝壓工藝研究與計算機輔助工程相結合，提出衝壓同步工程的概（gài）念。衝壓SE要求衝壓工（gōng）藝人員與零件開發人員一一起集（jí）成的、同步參與汽（qì）車設計，從開始就考慮到從概（gài）念成形到樣車製作的所有因素，包括零（líng）件（jiàn）質（zhì）量、製造成本、使用材料、進（jìn）度計劃及用戶需求，通過與相關部門人員的良好協作及信息的及時交流，使生（shēng）產（chǎn）工（gōng）藝性問題在（zài）研發階段得到解（jiě）決。

現通過詳細闡述衝壓SE在汽車開發過程中各個階段的主要工作內容及任務，就衝（chōng）壓SE工作如何用於指導車身關（guān）鍵零件的結構設計改進提出建議。

2、衝壓（yā）的工（gōng）作目標

車身開發在整車開發（fā）中（zhōng）是非常關鍵的，衝壓SE 是對車身零件開發（fā）及其相關過程進行並行、一體化設計的一種工作模（mó）式。衝（chōng）壓SE在縮短模（mó）具開發周期、降低零件生（shēng）產（chǎn）成（chéng）本、提升零件質量、保證開（kāi）發效率（lǜ）等方麵發揮著重要作用，圖1所示（shì）為衝壓SE的主要工作目標。衝壓SE工（gōng）作主要（yào）從以下3個方麵來實現具體目標。

圖1衝壓SE主要（yào）工作目標簡圖

（1）衝壓SE改善衝壓工藝性。零件（jiàn）設計人員因（yīn）對衝壓工藝知識缺乏，車（chē）身衝壓零件設（shè）計不合理，導致在後續模具開發中存在（zài）嚴重質（zhì）量缺陷，或是模具結構複雜。而衝（chōng）壓SE可以提前（qián）發現零件設計的不合理性，優化零（líng）件結構（gòu）設計（jì）、改善零件（jiàn）的工藝成（chéng）形（xíng）方案，可有（yǒu）效避免後期因（yīn）零件設計改動而造成零件開發周期長，成本過高，有效提高生（shēng）產效（xiào）率。

（2）衝壓SE提高材料利用率。零件結構的合理定義可以實現零件各部位結構的實用（yòng）性以及（jí）較高的材料利（lì）用率，在衝壓SE過程中，可借助c黼分（fèn）析軟件對零件定義材料性能和尺寸（cùn）進（jìn）行優化設計和（hé）分析（xī），在（zài）滿足結構強度條件（jiàn）下以期獲得最經濟最實用的材料（liào）牌號以及最高的材料利用率，以降低零件在量產時的（de）生產成本。

〈3）衝壓SE實現製（zhì）造工藝性驗證。工藝方案的穩定性是確定零（líng）件製造（zào）工藝驗證中的重要一（yī）環（huán），通過衝壓SE可以從衝（chōng）壓設備、生產綱領、生產方式等多種影響（xiǎng）因素進行綜合考慮以（yǐ）確定零件生產方案（àn），優化（huà）車身零件（jiàn）製造工藝，以減少模具結構（gòu）設計存（cún）在缺陷的風險。

3衝壓SE具體應用流程

衝壓SE工（gōng）作是針對所需製造的零件能否滿足

量產要求而展開的同步分析，在整車開發過程的工作內容主要分（fèn）為4個階（jiē）段，即對標車分析階段、造型設計階段、零件工程化階段和樣車製作階段。在整個開發周期（qī）中，衝壓SE工作對車身零件的（de）設計優化（huà）起著關鍵作用。圖2所示（shì）為衝壓SE在整車開發過程中的應（yīng）用流程圖。

新車開（kāi）發前期介入（rù）衝（chōng）壓SE，對零（líng）件設（shè）計初（chū）期進（jìn）行成形性分析和（hé）模具工程預分析，及早發現製造工（gōng）藝及成本（běn）問題，對造型及關（guān）鍵特征進（jìn）行（háng）合理優化。

在零件工程化階段，依據具體數據從零件品質、模具結構、可操作性、製造成本等因素出發，對（duì）關鍵零（líng）件的成形性及工藝性進行審查，提出工程更改申請書(ECR) ,及時反饋給零件設計部門（mén），並跟蹤零件結構變更後（hòu）的狀態進行分析。

經過與零件工程（chéng）師進行技術交流（liú），使零件結構達到最優。在樣車製作階段，衝壓SE主要是驗證零件成形性，評估量產可行（háng）性。對於存在成形缺陷的零件需要分析問題產生的（de）原因並判斷量產時（shí）的（de）質量風險，提出進一步優化零件（jiàn）設計的建議。

在整車開發過程中通過幾（jǐ）輪衝壓SE分析，車身零件的（de）工藝性會得到最（zuì）大程（chéng）度的優化，使零件量產時的（de）調試成功率顯著提高（gāo）。同時經過不斷總結積累經驗，以零（líng）件為單位建立（lì）一個豐富智能的衝壓SE 數據庫（kù），以供後續新車開發中零件設計及（jí）衝壓SE工作作為參考。

4汽車側圍外板案例分析

以某車型的側圍外板為（wéi）例說明如何（hé）通過衝壓 SE實現優化（huà）零件結（jié）構的過程，並提（tí）出（chū）具（jù）體的優化方案。

4 · 1零件（jiàn）介紹

圖3所示為（wéi）某側圍外（wài）板零件，零件材料為 DC06，料厚為0·7mm，擬（nǐ）采用自動化方式進（jìn）行生產。現從衝壓SE的開發思路對零件（jiàn）衝壓成形性（xìng）、工藝方案、材料性能及利用率等方麵進行優化分析。

4·2衝壓CAE建模與分析

采用衝壓CAE軟件Autoform4 ·4版本（běn）對零件的衝壓工藝方案進行建（jiàn）模，並對其衝壓成形性進行仿真模擬。初始設定的坯料形狀及尺寸如圖4所示，初始具體的成形模擬參數（shù）設置：壓邊力為2 200 kN：壓邊圈行程設為225 mm；摩擦因數為0 ·巧：最小單元尺寸為1.5 mm

圖4零件坯料形狀（zhuàng）尺寸

圖3 零 件

通過對坯料尺（chǐ）寸、拉深筋形狀（zhuàng）及位置、工藝補充麵、壓料力等衝壓成形工藝條件和參數（shù）進（jìn）行反複調整，經多次模擬分析，直至最佳的材料（liào）流動，以達到最大限度成形出合格拉深件的目的。圖5所示為（wéi）板料成形後的拉深件示（shì）意圖。

修邊（biān）線拉深後坯料線材料流動控製點坯料線

材料流動 材料流動控製點 控製點材料流動控（kòng）製點 最大減薄量（liàng）

圖5成形後拉深件示意圖 圖7減薄率示意圖4，3成形（xíng）缺陷判定 進行調整改進。側圍外板屬於外觀件，成（chéng）形後的衝利用CAE分析軟件的（de）後處理功能對板料拉深 擊痕和滑移線需要判定，結果（guǒ）如（rú）圖8、圖9所示。

成形效果進行評價，如圖6、圖7所示，圖6中A以處（chù） 圖8、圖9可以看出衝擊痕未出現在零件A級區域，

破（pò）裂。 滑移線寬度未超出零件圓角（jiǎo）區域，因此不（bú）會影響（xiǎng）零件外觀效（xiào）果，此類缺陷可以忽略。

4．4結構設計改進

根（gēn）據上述拉深成形模擬（nǐ）分（fèn）析結果，可以看出零件（jiàn）的主要（yào）缺陷為減薄、開裂，解決此類缺（quē）陷的一般方（fāng）法（fǎ）為：加大局部特征圓角，增加局部側壁斜度。以圖6中c、D兩處缺陷為例，對零件局部結構製定

圖6拉深成形效果圖 改進對策，c麵加大如圖10中白線所示，側壁傾斜（xié）角度加大，由8mm更（gèng）改為R15mm D處缺隋白色（sè）

根據成形結果，由於零件結構設計不合理，多 圓角漸漸加大，由RIOmm加大到R15mm，如圖I l

處局部發（fā）生破裂，為消除缺陷（xiàn）需要對零件局部特征 所示，其餘（yú）缺陷處局部改進措施類似。

側（cè）圍外板結構經過（guò）上述改進後，衝壓工（gōng）藝缺陷消除。圖14所示（shì）為零件改進後拉深成形效果，開裂現象完全消失；圖巧所示為零（líng）件改進（jìn）後減薄率示意圖，零件最大（dà）減薄量僅為16·39％。衝（chōng）壓SE工（gōng）作為（wéi）零件生產提供（gòng）了一定的工藝依據，避免（miǎn）了後期在模（mó）具製造時，因設計改動造成零件開發周期延（yán）長（zhǎng），成本增高的風險，取得了良（liáng）好的效果。

C麵加（jiā）大圖10 C處缺陷改（gǎi）進對策示意圖

圖11 D處（chù）缺陷改進對策示意圖

根據衝壓工藝修邊（biān）可行（háng）性準則，對零件邊界進行工藝檢查（chá），發現（xiàn）兩處邊界需要調（diào）整，按灰色橢圓所示調整零（líng）件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm，後門洞邊界同樣檢查調整，如圖12所示。圖13所示也按灰（huī）色橢圓所示調整零件（jiàn）邊界，使零件邊界距圓角最小（xiǎo）3mm

邊界調整

圖12零件邊界1調整示意圖

3

邊界調整 衝滿（mǎn）0瞓（fěn）協（xié），粼到燈坳琊驍醞硐@姊

。西這的0密、喔》@以0韋這堡聲磊，蓀襠生尋每（měi）#船汕（shàn）《

圖13零件邊界2調整示意圖

圖14 改進後零件拉深成形效果圖

o，

最量

圖巧改進後（hòu）零件減薄率示意圖

5結束語

衝壓成形是車身覆蓋件製造（zào）過程中應用最廣泛（fàn）的工藝之一，如果在車身開發前（qián）期的造型沒計階段、零件工程化階段及樣車製作階段不能（néng）充分考慮衝壓工（gōng）藝的影響，在後期模具製（zhì）造（zào）時，會導致零件製造工（gōng）藝複雜，甚至無法製造（zào）模具的（de）問題。此時若大幅度改動或重新設計零件，將嚴重影響（xiǎng）整車開發進度，增加開發成本。

在汽車車身開發過程中應用衝壓SE，有利（lì）於縮短車身開發周期，提高零件質量，降低生產成本（běn）以及實（shí）現製造的（de）柔性化，快（kuài）速（sù）響應市場變化以提高在汽（qì）車市場中的競爭力。同步工（gōng）程是汽車企業在日（rì）益激烈的市場競爭中求生存、求（qiú）發展的一種（zhǒng）有效方法，也是國內盡快吸收（shōu）、消（xiāo）化國外先進技術，迅速提（tí）高（gāo）自主設（shè）計能（néng）力，實（shí）現跨越式發展的必要手段。

餘健1，向，心海

（1.浙江嘉（jiā）興南洋職業技術（shù）學院機（jī）電工程分院，浙江嘉興314001； 2．浙江嘉興海鯤模具廠，浙江嘉興314001）

摘要：以（yǐ）U形支承件（jiàn）彎曲為例，分（fèn）析了彎（wān）曲成形（xíng）工藝，針對外觀件不能有明顯壓痕和拉絲痕的特點，將凹（āo）模設（shè）計成圓（yuán）柱滾子結構，實踐證明這種結（jié）構可以減小彎曲時的（de）摩擦阻力，降低摩擦熱量（liàng），延長模具笨件的使用（yòng）壽命，保證成形零件的質量，對類似零件的成形提供一定（dìng）的（de）參考作用。關鍵詞（cí）：U形彎曲；圓柱滾子；衝壓中圖分類號：TG386．31文獻（xiàn）標識石馬：B文章（zhāng）編（biān）號：1001一2168（2016）03一m34一03 DOI：10」6787/j．cnki．1001一216& dmi．2016．03．009

Design Of bending die for U-shaped supporting part

YU Jian，GAO Zhi-hai

(). Department of Mechanical and Electrical Engineering，Jiaxing Nanyang Polytechnic

Institute，Jiaxing，Zhejiang 314001，China; 2.Zhejiang Jiaxing Haikun Die & Mould Factory， Jiaxing，Zhejiang 314001，China)

Abstract: The bending forming process Of a U-shaped supporting part was analyzed. In View Of the requirement Of part，s appearance without obvious indentation and drawing mark，the die was designed a cylindrical roller. The practice proved that the structure reduced the friction and heat，improved the service life of the die and ensured the forming quality Of parts.

曲模。由（yóu）於材料較厚（hòu），且對外部彎曲（qǔ）麵的質量要求

衝壓工藝設計包括（kuò）衝壓件的成形性分析和衝 較高，普通U形彎曲模雖然結構簡單，但成形（xíng）的零

壓成形方案的確定，良好的衝（chōng）壓工藝性和合理的工 件質量難（nán）以控製（zhì），廢品率較高，決定通過改進凹（āo）模

藝方案在延長模具零件使用壽命（mìng）的同時可（kě）獲（huò）得質量穩定的零件卩]。圖1所（suǒ）示零件為U形（xíng）支承件，材料 結構，重（chóng）新（xīn）設計U形彎曲（qǔ）模。

為45鋼，料厚為7，8 mm,原工藝采用普通單（dān）工序模 2工藝分析生產，分別為：D落料、衝（chōng）孔複合模：2普通U形彎

從圖1可以（yǐ）看出（chū），零件（jiàn）結構簡單（dān），在落料衝孔後就是U形彎曲。由於零件為外（wài）觀件，對外側外觀要求較（jiào）高（gāo），不得有壓傷、壓（yā）痕及彎曲時所產生的拉絲

事模（mó）具設計與製造的教學和研究工作。 痕等（děng）缺陷。零件材（cái）料厚度達到（dào）7，8 mm,如采用普通

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Key words: U-bending; cylindrical roller; stamping

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