汽车冲压件制造工艺探究

秦庆

摘 要 结合汽车冲压件总体工艺过程，本文结合汽车尾门内板冲压件制造实例，完成了冲压件工艺方案的设计，并对零件制造过程进行了分析，完成了拉深成形模具设计。从工艺效果模拟情况来看，内板成形开裂问题得到了较好解决，能够满足冲压件制造要求。

关键词 汽车尾门内板；冲压件；制造工艺

引言

制作汽车冲压件，模具结构设计与冲压工艺有着密不可分的联系。一旦冲压工艺有所改动，就会出现模具返工或报废情况。而想要保证冲压件工艺顺利进行，还要做好模具设计。因此为保证冲压件制造质量，还要加强汽车冲压件制造工艺的研究，做好工序的选择和模具设计，从而较好实现汽车冲压件生产。

1 汽车冲压件总体工艺过程分析

在汽車冲压件制造的过程中，通常采用翻边、落料、拉深、冲孔、切边等工序，各工序拥有显著特点和用途差异。针对平板型冲压件，需要采用冲孔、落料和剪切工艺进行型孔制造，针对筒形冲压件则要采用拉深工艺。通过对零件供需展开分析，可以确定工艺性质。在编制工艺方案时，需要根据尺寸、生产数量选择单个工序和实现多个工序组合。尺寸过小，需要采用复合模或连续模，大批量生产需要采用组合冲压工序。如果采用多工序冲压，需要保证基准统一，需要通过高精度选择实现可靠定位，利用不发生移动和变形的面定位[1]。采用的模具，需要在类型、结构和强度等方面保持一致。冲压次数则为同性质工序的重复次数，不同类型冲压件的冲压次数计算方式不同。比如翻边件将根据极限变形程度和形状等确定冲压次数，拉深件需要根据尺寸、形状和板料许可变形程度确定。根据工序变形特点和质量要求，可以进行冲压工序顺序排列[2]。

2 汽车尾门内板冲压件制造工艺设计

2.1 工艺方案设计

某汽车尾门内板尺寸为1480mm×1650mm×270mm，采用DC56D+ZF镀锌板材质，板材的厚度达0.8mm，采用自动化线实现冲压生产。在设计冲压工艺方案时，由于内板为V型结构，同时考虑生产线适应性和开发成本等问题，需要实现拉深成形。具体在制定方案时，需要考虑采用凸面朝上还是凹面朝上的拉深工艺。采用凸面朝上方案，由于内板需要与铰链、尾灯等内饰进行匹配，冲孔数量较多，且冲压方向不同，周圈侧壁需要由内向外冲孔，零件宽度方向需要构拉斜楔实现侧冲孔，将与后窗部位造型发生干涉[3]。另外，模具工作机构也没有充足空间安装，需要在冲压过程中增设自动化机械手臂进行零件翻转调整，将导致冲压工序数量过多，承担较大工装成本，导致生产效率降低。采用凹面朝上方案，仅窗洞侧壁部分孔需要进行侧冲孔，冲压工序较少，但是V形底部两侧容易出现开裂、起皱问题。为此，还要实现工艺补充面不断优化，以获得质量符合要求的零件。

2.2 零件制造过程

综合考虑，需要采用凹面朝上冲压工艺方案，首先进行零件拉深成形，第二道工序进行修边、勾修边、冲孔和整形，第三道工序为勾修边、冲孔、侧冲孔和整形，最后一道工序为冲孔、侧冲孔、翻边和整形。在落料过程中，需要在压边圈上放置坯料，之后在凹模和压边圈配合下压紧周圈，通过凸模成形。期间，料流速度直接受压紧程度和压料面积影响，成形结果受坯料尺寸影响。而内板造型复杂，拥有较大成形深度，还要避免进料过慢导致开裂问题的产生。采用开卷落料，随形设计周圈，可以避免窗洞坯料边缘撕裂。在废料区开孔，可以促使中间板料快速流动，使其他部分得到补充，因此可以保证成形效果。在拉深成形阶段，需要从边缘直接向外进行工艺补充面的延伸设计，以压料面和拔模面相交角边缘线向外偏置20mm为中心设置拉延筋，然后以其为中心向外偏置20mm完成第二条拉延筋设置，实现料流控制。周圈法兰边为包边面，窗框内的为配合面，能够避免开裂、起皱等缺陷的 发生，因此还要在拉深后进行整形。完成冲孔、整形后，需要将安装区废料切除，保证法兰面精度质量。针对产品上端孔，需要通过勾拉斜楔实现勾冲孔，以应对窗洞上方侧壁孔夹角过大的问题。

2.3 拉深成形模具设计

在模具设计上，考虑到拉深成形过程中的料流控制问题，需要将整体凹模设计成窗洞内压芯、外压料芯和凹模三部分，采用螺栓和侧销对内外芯的行程进行控制，构成完整凹模型面。从结构上来看，包含窗洞内压芯模块、压边圈模块、外压料芯模块、上模座、下模座、凸模和凹模七个组成部分。具体来讲，需在上模座上安装外压料芯和内压芯模，利用螺钉在上模座上进行凹模安装，然后在下模上固定凸模，完成压边圈的安装。采用该种双压料结构，能够利用上模内的窗洞压料芯对内部坯料压料成形过程进行控制，实现分阶段压料，使内板成形开裂和起皱问题得到解决。

2.4 工艺效果模拟

为确定工艺方案效果，还要采用Autoform软件进行CAE模拟分析验证，对内板冲压件拉深成形过程进行模拟分析。从分析结果来看，在上模向下运动，压边圈压料芯与压边圈向下运动的过程中，在模具闭合导底前25mm窗洞位置坯料均处于自由状态，坯料通过凸模初步成形。而尾门中间凸起造型区坯料减薄，促使零件大致造型轮廓得以出现。通过窗洞上下双筋，能够使成形进料速度得到有效控制。底部两侧拐角位置减薄率最大，达23.8%，但周圈料收缩变化均匀，无褶皱，成形效果较好。在整个过程中，并未出现起皱或开裂等问题，最终得到的零件面品质量和精度均能达到要求。

3 结束语

通过分析可以发现，在汽车尾门内板冲压件制造中，还要根据零件工艺性、冲压方向等明确各工序工艺，采用拉深成形工艺完成零件制造和模具结构设计，根据料流情况对开裂变形等质量缺陷进行克服，获得精度和面品质量均较好的内板冲压件。

参考文献

[1] 王海玲，崔礼春，陈世涛.某汽车尾门内板冲压工艺方案及拉深成形模设计[J].锻压技术，2018，（09）：55-61，74.

[2] 高雪峰，李岩，王鹏，等.汽车侧围外板冲压工艺分析与优化[J].中国高新区，2018，（14）：160.

[3] 陈保全，李国强，顾强，等.汽车轮侧内板冲压工艺仿真与试验[J].锻压技术，2017，42（12）：26-30.