汽車覆蓋件具有尺寸大憨琳、相對厚度小苇赊、形狀復(fù)雜等特點马怎，決定了在沖壓成形中板料變形的復(fù)雜性疼磺，變形規(guī)律不易被掌握碘淘，不能定量地對主要工藝參數(shù)和模具參數(shù)進行計算刮血，在工程實踐中還主要運用經(jīng)驗類比來進行沖壓工藝設(shè)計。

一惰采、沖壓工藝制定

1.零件工藝分析

圖1所示為某轎車車門內(nèi)板零件圖颂鞭，材料為St14，料厚0.8mm栋锣。從圖可以看出刑袒，該零件形狀復(fù)雜，高差較大谍竿，局部成形較多程悼，板料的變形不是單純的拉延成形，而是存在一定程度的脹形變形路影，是典型的汽車覆蓋件席赂。

 圖1中的a和b處，由于窗框部分進行內(nèi)工藝補充后时迫，形成了零件的反成形形狀颅停，這部分形狀的成形一般不能靠外部材料進行補充，只能靠該部分板料的脹形成形來實現(xiàn)掠拳，脹形成形深度較深癞揉，a和b處大約有20mm左右，且轉(zhuǎn)角部R較小溺欧，因此在拉延成形過程中很容易出現(xiàn)破裂喊熟。在零件的c處，存在大約12mm高的臺階姐刁，此部分若在第一次拉延過程中直接成形芥牌，則壓料面可能有以下兩種分法：(1)將c部分作為壓邊面的一部分，即將分模線分在零件側(cè)壁圓角處聂使，這樣由于臺階對板料的進料阻力較大壁拉，易導(dǎo)致零件在拉延過程中可能產(chǎn)生破裂;(2)將c部分作為凸模的一部分，即將分模線分在c部分外側(cè)的法蘭上柏靶，則在拉延過程中該區(qū)域的板料是懸空的弃理，在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用下，材料集中收縮到此處铛田，可能導(dǎo)致零件的該部分起皺挂蹦，甚至有迭料的可能。

由上面的工藝分析可知嚣历，該覆蓋件成形難度大叼叙，成形工藝較復(fù)雜。

2.工藝方案的制定

產(chǎn)品沖壓成形工藝的確定過程盟挤，就是分析和預(yù)測板料在變形過程中可能產(chǎn)生的缺陷么酪，并采取一定的措施蟆蔫，以消除和防止沖壓缺陷，同時考慮制造能力捏诫、沖壓設(shè)備、投資成本等因素溃擒。根據(jù)本零件的工藝性和本身的結(jié)構(gòu)特點连定，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，車門內(nèi)板的工藝過程如下：拉延+切角;二次拉延+切邊+沖孔;切邊+沖孔;側(cè)切+側(cè)沖孔翻孔+沖孔+整形;整形+沖孔叮洋。

(1)拉延工序工藝方案的制定

 拉延工序是覆蓋件沖壓成形的關(guān)鍵工序磁携，覆蓋件的大部分形狀是在此工序形成的，拉延成形的好壞將直接影響覆蓋件質(zhì)量良风。該工序一方面將成形出零件的大部分形狀谊迄，同時在拉延過程中還將對坯料進行切角，減少落料模具烟央，降低成本统诺。結(jié)合零件的工藝性，在拉延工序中對零件的某些部分作如下處理：

◎在零件的a和b處可采取以下方式來消除破裂：第一方案疑俭，增大a和b處的相應(yīng)模具圓角粮呢，以減小材料流動阻力，后工序再對相應(yīng)部分作整形;第二方案钞艇，利用在窗框的適當(dāng)部位沖切工藝切口的方法啄寡，使容易破裂的區(qū)域從相鄰區(qū)域里得到材料補充，從而改善該區(qū)域的變形情況哩照，避免破裂的產(chǎn)生挺物。

◎在零件的C處，為了避免一次拉延可能產(chǎn)生的缺陷飘弧，考慮作二次拉延盘胯，從而降低第一次拉延的難度，如圖2中的局部視圖F所示要尚。

拉延工序工藝的制定包括拉深方向的選擇咧笔、工藝補充和壓料面的設(shè)計等。選擇合理的拉延方向應(yīng)考慮以下原則：(1)保證能將拉延件的全部空間形狀一次拉出來诵两，不產(chǎn)生負角;(2)盡量使拉深深度淺且均勻;(3)保證凸模有良好的接觸狀態(tài);(4)有利于防止表面缺陷;(5)同時要考慮后工序內(nèi)容和模具結(jié)構(gòu)垂票。綜上所述，結(jié)合車門內(nèi)板本身特點渔茉，拉延工序的沖壓方向如圖2所示育需。

合理的壓料面形狀應(yīng)遵循以下幾個主要設(shè)計原則：(1)壓料面的形狀應(yīng)盡量簡單;(2)在拉延過程中壓料面任一斷面的展開長度要小于拉延件內(nèi)部相應(yīng)斷面的長度;(3)壓料面應(yīng)使成形深度小且各部分深度接近一致。結(jié)合本零件的特點牡违，壓料面沿零件四周的變化趨勢順延成曲面阎揪，如圖2所示吩欣。

在進行工藝補充時，應(yīng)主要考慮以下幾個原則：(1)盡量簡化拉延件結(jié)構(gòu)形狀;(2)工藝補充部分盡量小海庆，以提高材料利用率恋瞳，降低成本;(3)對后工序有利原則，如定位溃蔫、修邊等健提。根據(jù)以上原則，結(jié)合本零件的本身特點伟叛，工藝補充簡圖如圖2所示私痹。如局部視圖F所示，為了降低拉延的難度统刮，避免拉延過程中產(chǎn)生缺陷紊遵，將如圖1的C部分分兩次成形。由于后工序全部有沖孔動作侥蒙，出于模具結(jié)構(gòu)簡單化的目的考慮暗膜，窗框型面部分采用向下整形，并保證合適的切邊角度鞭衩，窗框型面部分的工藝補充如圖2的局部視圖I所示桦山，并將側(cè)壁作了8°的拔模角,如局部視圖E所示。其余部分順著產(chǎn)品延伸出來醋旦。

(2)其余工序工藝方案

 該覆蓋件部分孔和其他大部分孔的方向相差約10°恒水，并且考慮到窗框型面弧度變化，第一工序和第二工序的沖壓方向相同俗耗，后工序沖壓方向與之相差10度姑郊，現(xiàn)將后工序進行簡單介紹。

工序二缝聋，二次拉延+切邊+沖孔裂膛，如圖3a所示，該工序?qū)θ鐖D1所示的C部分進行二次拉延废徙，局部區(qū)域進行整形紧贪，切邊時考慮了窗框內(nèi)廢料較大，將其分三塊切掉爵孔，出于模具結(jié)構(gòu)強度的原因本工序切出兩端的兩塊藤该。

 工序三：切邊+沖孔，如圖3b所示神阔，將余下全周進行切邊里状，同時沖出部分孔。

工序四：側(cè)切+側(cè)沖孔翻孔+沖孔+整形，如圖3c所示鳞编，窗框內(nèi)邊整形汁蝶，側(cè)向門鎖安裝孔在此工序全部完成，如SECA-A所示论悴，此部分內(nèi)容的完成也是模具結(jié)構(gòu)的難點掖棉，采用雙動斜楔機構(gòu)。

工序五：整形+沖孔膀估，如圖3d所示,全周法蘭邊整形幔亥，沖切余下孔，因為零件的法蘭邊要與外板進行扣合玖像，法蘭邊的平展度將直接影響扣合的質(zhì)量，故在此工序安排了法蘭邊全周的整形齐饮。

二捐寥、基于DYNAFORM 的數(shù)值模擬技術(shù)

 在數(shù)值模擬過程中，模具祖驱、板料等各部件模型被離散化握恳，分為有限個單元，單元用節(jié)點連接捺僻，單元之問的作用由節(jié)點傳遞乡洼，并根據(jù)彈塑性及相關(guān)理論建立物理方程，通過計算機按照特定算法嚼讹，求解出各單元成形后的應(yīng)力及應(yīng)變等狀態(tài)扛焊，然后建立計算結(jié)果的仿真模型，反映板料在成形后的拉裂脊腺、起皺等現(xiàn)象及應(yīng)力應(yīng)變等情況崎绽。

 在DYNAFORM的實際應(yīng)用中，計算結(jié)果的仿真模型是確定合理的工藝參數(shù)茉园，指導(dǎo)模具設(shè)計的依據(jù)宅殿。因此，計算結(jié)果的準確性是數(shù)值模擬技術(shù)的首要問題汁讹。而計算結(jié)果的準確性主要是由有限元模型的準確性決定的诞书。有限元建模過程包括選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格單元對幾何模型進行離散化，以獲得有限元網(wǎng)格模型;以合理的方式獲得仿真分析中準確的材料參數(shù)棋裳、摩擦潤滑參數(shù)快檀、工藝條件和各種約束條件等，建立一個可直接用于仿真計算的完整有限元模型其中凭协，有限元網(wǎng)格質(zhì)量是決定計算效率和計算精度的主要因素份噪。網(wǎng)格單元小則結(jié)果精確，但單元數(shù)目越多計算量越大，浪費計算時間;網(wǎng)格尺寸大則計算量小戏挡，但誤差較大芍瑞，不能真實反映模型特征。在實際應(yīng)用中褐墅，根據(jù)模具與板料在數(shù)值模擬中的不同特點拆檬，板料網(wǎng)格尺寸的大小應(yīng)在滿足精度要求的前提下盡量大，并盡可能采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分妥凳。

三竟贯、車門內(nèi)板拉延數(shù)值模擬

將各單元集分別定義為凹、凸模逝钥、板料和壓邊圈屑那。設(shè)置好模具、板料和壓邊圈之間的相對位置艘款，并定義它們之間的接觸類型持际、參數(shù)和運動曲線，設(shè)置必要的工藝參數(shù)哗咆。

 分析材料厚度為0.8mm,考慮到材料利用搂物，坯料設(shè)計為平行四邊形，如圖2所示读铁。材料選用材料庫中的St14囱蕴，其彈性模量E=2.07×105MPa，泊松比為0.28砂两，屈服強度σ=165MPa朋堪，各向異性指數(shù)r-0=1.87，各向異性指數(shù)r-45=1.27汪汰，各向異性指數(shù)r-90：2.17倾秤，硬化指數(shù)n=0.2,摩擦系數(shù)為0.125，壓邊力為80t篓疚。

分析所得成形極限圖如圖5所示衬朗，由圖可以看出零件拉延成形比較充分，零件部分無明顯的起皺掂演，但在窗框部分由于脹形成形深度較深而出現(xiàn)了破裂捧贺，即如圖1的a和b處，在生產(chǎn)中可通過增大模具相應(yīng)圓角和沖切工藝切口的方法來消除栓拜。在試模過程中座泳，為了降低成本，應(yīng)優(yōu)先考慮方案一幕与，即通過增大模具圓角來消除破裂挑势。

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