前支柱內(nèi)板零件沖壓工藝研究

1、前支柱內(nèi)板零件沖壓工藝研究摘 要 前支柱內(nèi)板是汽車車身上連接頂蓋撐條、立柱加強(qiáng)件的重要結(jié)構(gòu)零件，其產(chǎn)品形式典型、工藝方法靈活多樣，本文通過對多個(gè)車型前支柱內(nèi)板沖壓工藝方案的對比、研究，對常用的成型方法及其各自優(yōu)劣作一全面深入分析，總結(jié)規(guī)律，為今后新車型同類零件的開發(fā)工作提供指導(dǎo)。關(guān)鍵詞 前支柱內(nèi)板 沖壓工藝 成型方法 模具結(jié)構(gòu)The Stamping Process Research of WS Pillar Inner PanelAbstract Aimed at a typical stamping part, WS PILLAR INNER, which connects ROOFRAI

2、L & REINF B-PILLAR , customarily has a branch-like shape ,this paper introduce several methods of its stamping process & die structure ,analyses the advantage & disadvantage to summarize a better solution for it. Key words WS PILLAR INNER Die layout Stamping process Die structure 1 引言 前支

3、柱內(nèi)板零件通常呈樹枝狀（如圖1），結(jié)構(gòu)典型。常用鋼材牌號B250P、BSC2、DC03等，根據(jù)材料強(qiáng)度的不同，料厚通常為0.7至1.5mm不等。因零件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，材料利用率控制較為困難。 圖1：前支柱內(nèi)板典型結(jié)構(gòu)（D車型零件）該零件可通過單件成型、正拼雙件成型、反拼雙件成型等多種方案進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)有翻轉(zhuǎn)正切、正切翻邊、雙邊側(cè)切、正切側(cè)切結(jié)合等不同規(guī)劃，方式靈活多樣，極具代表性。2研究對象 本文以長安汽車自主研發(fā)的部分車型的前支柱內(nèi)板零件為對象，進(jìn)行工藝方案、模具結(jié)構(gòu)的對比研究，零件結(jié)構(gòu)見圖1圖5： 圖2 A車型前支柱內(nèi)板零件 圖3 B車型前支柱內(nèi)板零件 圖4 C車型前支柱內(nèi)板零件 圖

4、5 E車型前支柱內(nèi)板零件3搭接剖析圖6 前支柱內(nèi)板零件典型搭接關(guān)系4方案對比通常，該零件工藝方案有單件成型、雙件成型兩種思路。下面對長安汽車A、B、C、D、E 五個(gè)車型前支柱內(nèi)板零件工藝方案、模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，分析各自特點(diǎn)及適用范圍。4.1單件成型 方案一：盒形補(bǔ)充 + 翻轉(zhuǎn)切邊該方案是典型的手工線沖壓工藝方案，特點(diǎn)是生產(chǎn)過程中，零件多次翻轉(zhuǎn)以滿足正修邊和正沖孔的要求。材料分離以正修為主，輔以少量的局部側(cè)切，工序數(shù)較多，但模具結(jié)構(gòu)得以最大程度的簡化，工裝成本較低。采用盒形補(bǔ)充方式，凸模頂部為平面，初始接觸面積大，拉延平穩(wěn)，但成型深度較深，工藝補(bǔ)充部分浪費(fèi)較大。根據(jù)我公司A車型前支柱內(nèi)板零件的具

5、體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、量綱及生產(chǎn)方式，選用以上方案完成零件制造，具體工藝步驟為：第一序拉延帶切角，第二序全周正修邊（粗切），第三序零件翻轉(zhuǎn)，單側(cè)正修邊（精切）、正沖孔，第四序端頭局部側(cè)切（精切）、枝狀端頭正切（精切）同時(shí)完成沖孔、側(cè)沖孔，第五序完成枝狀端頭的翻邊及側(cè)沖孔，附帶零件整形。具體工序數(shù)模及模具結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖7 OP10拉延+切角 （方案一） 圖8 OP20全周正修邊 圖9 OP30切邊、沖孔（零件翻轉(zhuǎn)） 圖10 OP40切邊、沖孔、側(cè)切邊、側(cè)沖孔 圖11 OP50側(cè)沖孔、翻邊、整形該方案零件試模坯料尺寸：1400×480×1.5mm，材料利用率約27%。方案二：棚形補(bǔ)充

6、+側(cè)修邊根據(jù)B車型零件特點(diǎn)及生產(chǎn)規(guī)劃，選擇了單件成型棚形補(bǔ)充的方案進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，第一序零件與車身方向30度，后工序與車身方向成64度，切邊以側(cè)修為主，減少零件翻轉(zhuǎn)和工序數(shù)量。圖11為該方案拉延規(guī)劃簡圖： 圖12 OP10拉延 （方案二） 圖13 后工序沖壓方向 （方案二）零件通過四序成型，后工序工藝設(shè)計(jì)如下：圖14 后工序工藝設(shè)計(jì)簡圖 （方案二）棚形補(bǔ)充方式的工藝補(bǔ)充面積較小，拉延深度較低，材料利用率相對較高，但對產(chǎn)品形狀有一定要求，即棚尖圓角值必須較大，同時(shí)，在零件拉延過程中，板料初始接觸面積較小，拉延穩(wěn)定性不如盒形補(bǔ)充。側(cè)切的應(yīng)用增加了模具的復(fù)雜程度，但減少工了序數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。該方案

7、零件試模坯料尺寸：1600×420×1.0mm，材料利用率約32%。4.2雙件成型方案三：正拼雙件拉延+正修+翻邊C車型前支柱內(nèi)板零件通過左右件的拼合，構(gòu)成典型的盒形拉延，如圖所示：圖15 拉延數(shù)模圖 （方案三）該零件通過五序成型，后工序工藝設(shè)計(jì)簡圖如下：圖16 后工序設(shè)計(jì)簡圖 （方案三）若采用單件方案，該零件左右件供需10副模具，通過一模雙件的應(yīng)用，模具總費(fèi)用降低約1/3，同時(shí)減少5個(gè)沖次，顯著提高了生產(chǎn)效率。該方案在拉延時(shí)將側(cè)壁搭接邊扭轉(zhuǎn)為與沖壓方向垂直，第二序正切邊以后，在第三序通過翻邊得到零件形狀，第四序翻孔、切邊分離零件，第五序單件沖孔（圖略）。正切翻邊的方式避免

8、了斜楔的應(yīng)用，簡化了模具結(jié)構(gòu)，通過翻邊成型的搭接邊質(zhì)量略有瑕疵，在確定能夠滿足裝車要求的情況下可以考慮使用。該方案零件試模坯料尺寸：1000×550×1.5mm，材料利用率約31%（未計(jì)廢料利用）。 方案四：正拼雙件拉延+側(cè)修邊該工藝方案與C車型零件的成型思路（方案三）基本相同，但采用了側(cè)切邊，使工序數(shù)得以減少，同時(shí)，搭接邊的質(zhì)量也得到更好的保證。圖17 拉延數(shù)模圖 （方案四） 圖18 方案三、四區(qū)別D車型零件通過雙件四序成型，后工序工藝簡圖如下：圖19 后工序設(shè)計(jì)簡圖 （方案四） OP30采用4個(gè)非標(biāo)自制斜楔完成側(cè)修邊，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，見下圖：圖20 非標(biāo)斜楔結(jié)構(gòu)圖 （

9、方案四）該零件試模坯料尺寸1600×800×0.8mm，材料利用率約22%（未計(jì)廢料利用）。方案五：反拼雙件拉延+側(cè)修邊E車型前支柱內(nèi)板若采用常規(guī)的正拼方式，存在拉延負(fù)角，無法成型，因而采用了反拼雙件拉延，因零件枝狀結(jié)構(gòu)較深，拉延面不平整，同時(shí)廢料分散，不利于廢料的再利用。圖21 拉延數(shù)模圖 （方案五）由于零件切邊特征較多，在采用側(cè)修邊的情況下，該零件仍然需要五工序成型，后工序工藝設(shè)計(jì)簡圖如下：圖22 第二、三工序工藝設(shè)計(jì)簡圖 （方案五）圖23 第四、五工序工藝設(shè)計(jì)簡圖 （方案五）該零件試模坯料尺寸1360×700×0.8mm，材料利用率約25%。4.3

10、匯總表一 各方案工藝方式及主要指標(biāo)匯總表5 總結(jié)通過以上對比，對各種方案的特點(diǎn)總結(jié)如下：（1）雙件成型可以降低模具總費(fèi)用、節(jié)約生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，考慮到廢料的再利用，實(shí)際材料利用率也較單件成型方式高，可優(yōu)先考慮；（2）單件成型中，棚形補(bǔ)充方式拉延深度較淺，材料利用率相對較高，但其拉延穩(wěn)定性不如盒形補(bǔ)充方式，且對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制要求較多；（3）雙件成型中，正拼方式可產(chǎn)生平整且面積較大的廢料，利于廢料的再利用，同時(shí)可以考慮套沖工藝，在廢料部分直接成型其他小零件，降低成本；（4）反拼雙件拉延方式，廢料分散不利于再利用，且拉延面不平整，成型條件不如正拼方式；（5）斜楔修邊方式通常利于工序數(shù)的較少，同時(shí)，搭接邊質(zhì)量可以得到最大程度的保證，正常情況下應(yīng)優(yōu)先考慮采用； （6）翻轉(zhuǎn)正切的方式適用于手工線生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)簡化，但兩側(cè)搭接邊分次修邊，一般情況下會增加工序數(shù)和生產(chǎn)成本，適用于小量綱的車型；（7）搭接邊轉(zhuǎn)平正切后翻邊的方式可避免非標(biāo)斜楔的使用，簡化模具結(jié)構(gòu)，但對零件質(zhì)量有一定影響，在確定搭接邊品質(zhì)能夠滿足裝車要求的情況下可考慮