高强度板冲压工艺及模具制造

彼岸花开

在汽车高强度板的冲压工艺设计过程中，科学地进行工艺补充造型以及变参数的拉延筋设计，减少了模具调试次数，缩短了模具制造周期和制造成本，保证了产品质量。
    高强度板应用在车身结构中能够使车身减重达到25%左右，节省约15%的燃油。因此，提高高强度板在车身结构件中的利用率，对于实现汽车质量轻量化、节约能源、保护环境和安全性能等方面具有重要意义。
    本文结合实际重点介绍了汽车覆盖件中高强度板材的冲压工艺设计与模具制造注意事项。
    冲压工艺
    图1所示为公司承担开发某模具项目的一个冲压件——前防撞梁外板。其材料为D340LA，料厚为1.2mm，外形尺寸：长为1290mm，宽为220mm，高为67mm。

图1  前防撞梁外板

* s, S; z4 ^  v9 f4 l7 o; M    根据图1所示产品的尺寸，我们可以看出，该产品外部形状并不复杂，但却属于高强度钢板。通常，对于高强度板材零件的冲压过程，会产生零件扭曲、回弹和翘曲等问题，必须加以解决。因此，要在冲压工艺制定过程中注意以下事项：
& w/ ]( X! h$ Y4 S# S$ k3 E& ~! ~* p    1.拉延成形要充分
    高强度板材零件在冲压时，其形状要尽量全部拉延出来，不要靠后序的翻边、整形工序来实现，也就是说，要通过拉延成形，让板料产生充分的塑性变形，减少自身的回弹应力。但如何才能让高强度板材产生充分的塑性变形，需要通过设计合理的工艺补充来实现，以往此类零件的拉延筋通常设计成圆形的，但对于此件，我们采用了方筋，见图2和图3。

图2  前防撞梁外板拉延数模

图3  前防撞梁外板拉延方筋尺寸

) B) I# u! J! ^7 I* y4 u    2.进行CAE分析
& q1 K; C  }' b5 |    通过拉延成形工序做好数模后，必须要进行CAE分析，并根据分析的结果，判定零件回弹趋势大小，然后在数据上加以补偿，并用补偿后的数模作为加工依据。图4和图5是本案例中零件的拉延工序回弹补偿。

图4  前防撞梁外板拉延纵向回弹补偿

    3.冲孔模具型面加工数据的确定
$ @; x+ E1 W1 p5 G- e    拉延工序后、翻边修整工序前的修边冲孔模具型面加工数据，一定要以调试好的最终拉延件为准，而不能以经过CAE分析后作过回弹补偿的拉延数模数据为准。这就需要对最终拉延件进行逆向建模，然后以逆向建模的数据作为加工修边冲孔模具的加工工艺数模依据。

图5  前防撞梁外板拉延横向回弹补偿

' g/ H  E& P9 `    4.翻边整形加工数模的分析
( c; f6 |* e6 x  ?6 m- U    对于翻边整形的加工数模也要进行CAE分析和回弹补偿，并以此作为本道工序的加工依据。本零件的翻边整形工序回弹补偿如图6所示。

图6  前防撞梁外板整形工序的回弹补偿

    5.其他注意问题
- ]/ l* {3 B8 J    除了上述问题，工作人员还应根据零件的特点，确定好工作部件的材质，确定哪些拼块需要经过特殊热处理。
    模具制造
    虽然目前计算机技术非常先进，但采用计算机进行CAE分析时的客观条件与模具工作时的实际环境不可能完全相同，需要在生产调试时根据调试的实际情况进行再补偿。因此，必须在模具制造时就考虑到采取的补偿方式，主要注意事项如下：
    1.拉延类模具
3 k/ W* ]3 j) _* O$ D# Z3 J    对于拉延类模具，如果模具采用铸造结构，泡塑实型铸造时型面要多留余量，以便以后整改。如果模具采用镶块结构，则至少要备2组料。
5 K  F7 [! m' }    2.修边、冲孔类模具
' O5 ^# k9 J) o6 @' V5 s  H7 c+ p    对于拉延工序后、翻边修整前的修冲类模具，模具的型面数据一定要以调试好的最终拉延件为准。
& F4 s! J# e0 O    3.翻边整形类模具
  m3 D$ h+ _5 x* h) x! @! m    对于翻边整形类模具，由于模具工作部件多采用镶块结构，因此至少要备两组料。
    4.经验积累
) o% c) Q+ W, g& l    详细记录每次调整数据，积累此类材料冲压的相关经验。
    结语
. H( x7 ?$ a/ o+ W6 L! f    以上内容介绍了汽车覆盖件中高强度板材的冲压工艺设计与模具制造注意事项，并将这些注意事项充分应用到本文范例——前防撞梁外板模具的开发中，得到了非常成功的应用。不仅满足了客户缩短生产周期、提高产品质量的要求，同时也为我厂开发高强度板材的模具积累了宝贵经验，使我厂的整体冲压技术水平又上升了一个新的台阶。