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轉發自：模具工業

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

沖壓SE工作貫穿于新車開發的全過程，從了解對標車的關鍵零件制作工藝開始，到量產車的制作完成，都需要沖壓工藝人員的參與。沖壓工藝人員主要解決車身零件的沖壓工藝問題，快速有效地解決車身設計過程中出現的各種問題，是縮短開發周期和降低開發成本的保證。

為此運用DFM(design for manufacturability)方法，將沖壓工藝研究與計算機輔助工程相結合，提出沖壓同步工程的概念。沖壓SE要求沖壓工藝人員與零件開發人員一一起集成的、同步參與汽車設計，從開始就考慮到從概念成形到樣車制作的所有因素，包括零件質量、制造成本、使用材料、進度計劃及用戶需求，通過與相關部門人員的良好協作及信息的及時交流，使生產工藝性問題在研發階段得到解決。

現通過詳細闡述沖壓SE在汽車開發過程中各個階段的主要工作內容及任務，就沖壓SE工作如何用于指導車身關鍵零件的結構設計改進提出建議。

2、沖壓的工作目標

車身開發在整車開發中是非常關鍵的，沖壓SE 是對車身零件開發及其相關過程進行并行、一體化設計的一種工作模式。沖壓SE在縮短模具開發周期、降低零件生產成本、提升零件質量、保證開發效率等方面發揮著重要作用，圖1所示為沖壓SE的主要工作目標。沖壓SE工作主要從以下3個方面來實現具體目標。

圖1沖壓SE主要工作目標簡圖

（1）沖壓SE改善沖壓工藝性。零件設計人員因對沖壓工藝知識缺乏，車身沖壓零件設計不合理，導致在后續模具開發中存在嚴重質量缺陷，或是模具結構復雜。而沖壓SE可以提前發現零件設計的不合理性，優化零件結構設計、改善零件的工藝成形方案，可有效避免后期因零件設計改動而造成零件開發周期長，成本過高，有效提高生產效率。

（2）沖壓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性以及較高的材料利用率，在沖壓SE過程中，可借助c黼分析軟件對零件定義材料性能和尺寸進行優化設計和分析，在滿足結構強度條件下以期獲得最經濟最實用的材料牌號以及最高的材料利用率，以降低零件在量產時的生產成本。

〈3）沖壓SE實現制造工藝性驗證。工藝方案的穩定性是確定零件制造工藝驗證中的重要一環，通過沖壓SE可以從沖壓設備、生產綱領、生產方式等多種影響因素進行綜合考慮以確定零件生產方案，優化車身零件制造工藝，以減少模具結構設計存在缺陷的風險。

3沖壓SE具體應用流程

沖壓SE工作是針對所需制造的零件能否滿足

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為4個階段，即對標車分析階段、造型設計階段、零件工程化階段和樣車制作階段。在整個開發周期中，沖壓SE工作對車身零件的設計優化起著關鍵作用。圖2所示為沖壓SE在整車開發過程中的應用流程圖。

新車開發前期介入沖壓SE，對零件設計初期進行成形性分析和模具工程預分析，及早發現制造工藝及成本問題，對造型及關鍵特征進行合理優化。

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、制造成本等因素出發，對關鍵零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，并跟蹤零件結構變更后的狀態進行分析。

經過與零件工程師進行技術交流，使零件結構達到最優。在樣車制作階段，沖壓SE主要是驗證零件成形性，評估量產可行性。對于存在成形缺陷的零件需要分析問題產生的原因并判斷量產時的質量風險，提出進一步優化零件設計的建議。

在整車開發過程中通過幾輪沖壓SE分析，車身零件的工藝性會得到最大程度的優化，使零件量產時的調試成功率顯著提高。同時經過不斷總結積累經驗，以零件為單位建立一個豐富智能的沖壓SE 數據庫，以供后續新車開發中零件設計及沖壓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例說明如何通過沖壓 SE實現優化零件結構的過程，并提出具體的優化方案。

4 · 1零件介紹

圖3所示為某側圍外板零件，零件材料為 DC06，料厚為0·7mm，擬采用自動化方式進行生產。現從沖壓SE的開發思路對零件沖壓成形性、工藝方案、材料性能及利用率等方面進行優化分析。

4·2沖壓CAE建模與分析

采用沖壓CAE軟件Autoform4 ·4版本對零件的沖壓工藝方案進行建模，并對其沖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4零件坯料形狀尺寸

圖3 零 件

通過對坯料尺寸、拉深筋形狀及位置、工藝補充面、壓料力等沖壓成形工藝條件和參數進行反復調整，經多次模擬分析，直至最佳的材料流動，以達到最大限度成形出合格拉深件的目的。圖5所示為板料成形后的拉深件示意圖。

修邊線拉深后坯料線材料流動控制點坯料線

材料流動 材料流動控制點 控制點材料流動控制點 最大減薄量

圖5成形后拉深件示意圖 圖7減薄率示意圖4，3成形缺陷判定 進行調整改進。側圍外板屬于外觀件，成形后的沖利用CAE分析軟件的后處理功能對板料拉深 擊痕和滑移線需要判定，結果如圖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 圖8、圖9可以看出沖擊痕未出現在零件A級區域，

破裂。 滑移線寬度未超出零件圓角區域，因此不會影響零件外觀效果，此類缺陷可以忽略。

4．4結構設計改進

根據上述拉深成形模擬分析結果，可以看出零件的主要缺陷為減薄、開裂，解決此類缺陷的一般方法為：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，對零件局部結構制定

圖6拉深成形效果圖 改進對策，c面加大如圖10中白線所示，側壁傾斜角度加大，由8mm更改為R15mm D處缺隋白色

根據成形結果，由于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

處局部發生破裂，為消除缺陷需要對零件局部特征 所示，其余缺陷處局部改進措施類似。

側圍外板結構經過上述改進后，沖壓工藝缺陷消除。圖14所示為零件改進后拉深成形效果，開裂現象完全消失；圖巧所示為零件改進后減薄率示意圖，零件最大減薄量僅為16·39％。沖壓SE工作為零件生產提供了一定的工藝依據，避免了后期在模具制造時，因設計改動造成零件開發周期延長，成本增高的風險，取得了良好的效果。

C面加大圖10 C處缺陷改進對策示意圖

圖11 D處缺陷改進對策示意圖

根據沖壓工藝修邊可行性準則，對零件邊界進行工藝檢查，發現兩處邊界需要調整，按灰色橢圓所示調整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm，后門洞邊界同樣檢查調整，如圖12所示。圖13所示也按灰色橢圓所示調整零件邊界，使零件邊界距圓角最小3mm

邊界調整

圖12零件邊界1調整示意圖

3

邊界調整 沖滿0瞓協，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#船汕《

圖13零件邊界2調整示意圖

圖14 改進后零件拉深成形效果圖

o，

最量

圖巧改進后零件減薄率示意圖

5結束語

沖壓成形是車身覆蓋件制造過程中應用最廣泛的工藝之一，如果在車身開發前期的造型沒計階段、零件工程化階段及樣車制作階段不能充分考慮沖壓工藝的影響，在后期模具制造時，會導致零件制造工藝復雜，甚至無法制造模具的問題。此時若大幅度改動或重新設計零件，將嚴重影響整車開發進度，增加開發成本。

在汽車車身開發過程中應用沖壓SE，有利于縮短車身開發周期，提高零件質量，降低生產成本以及實現制造的柔性化，快速響應市場變化以提高在汽車市場中的競爭力。同步工程是汽車企業在日益激烈的市場競爭中求生存、求發展的一種有效方法，也是國內盡快吸收、消化國外先進技術，迅速提高自主設計能力，實現跨越式發展的必要手段。

余健1，向，心海

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

摘要：以U形支承件彎曲為例，分析了彎曲成形工藝，針對外觀件不能有明顯壓痕和拉絲痕的特點，將凹模設計成圓柱滾子結構，實踐證明這種結構可以減小彎曲時的摩擦阻力，降低摩擦熱量，延長模具笨件的使用壽命，保證成形零件的質量，對類似零件的成形提供一定的參考作用。關鍵詞：U形彎曲；圓柱滾子；沖壓中圖分類號：TG386．31文獻標識石馬：B文章編號：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。由于材料較厚，且對外部彎曲面的質量要求

沖壓工藝設計包括沖壓件的成形性分析和沖 較高，普通U形彎曲模雖然結構簡單，但成形的零

壓成形方案的確定，良好的沖壓工藝性和合理的工 件質量難以控制，廢品率較高，決定通過改進凹模

藝方案在延長模具零件使用壽命的同時可獲得質量穩定的零件卩]。圖1所示零件為U形支承件，材料 結構，重新設計U形彎曲模。

為45鋼，料厚為7，8 mm,原工藝采用普通單工序模 2工藝分析生產，分別為：D落料、沖孔復合模：2普通U形彎

從圖1可以看出，零件結構簡單，在落料沖孔后就是U形彎曲。由于零件為外觀件，對外側外觀要求較高，不得有壓傷、壓痕及彎曲時所產生的拉絲

事模具設計與制造的教學和研究工作。 痕等缺陷。零件材料厚度達到7，8 mm,如采用普通

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Key words: U-bending; cylindrical roller; stamping

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