后圍板與后圍里板沖壓工藝及模具設(shè)計

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摘要：闡述了轎車后圍板總成的技術(shù)要求、沖壓工藝分析、CAE分析、模型優(yōu)化及解決辦法，提出了制件合并生產(chǎn)的工藝構(gòu)想及模具設(shè)計時的注意事項，對后圍板總成的沖壓工藝、模具設(shè)計、生產(chǎn)制造具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：后圍板；后圍里板；拉深；工藝分析；模型優(yōu)化；合并生產(chǎn)；模具設(shè)計

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車造型也多種多樣，雖然車身結(jié)構(gòu)大同小異，但具體形狀和尺寸各有不同，汽車外觀越來越新穎，滿足了消費者的個性化需求。后圍板總成主要由后圍板、后圍板里板、后背門鎖安裝板以及其他根據(jù)不同布置所安裝的附件組成，一般由薄板沖壓件焊接而成。后圍板總成是車身骨架的重要構(gòu)件，其功能主要有：創(chuàng)造空間、提高整車性能（主要包括碰撞、整車剛度、安裝功能）、有一定的吸收功能，所以需對后圍板總成的沖壓工藝進行研究，其成形質(zhì)量與工藝裝備、成形工藝、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率等密切相關(guān)。

1制件結(jié)構(gòu)

制件結(jié)構(gòu)如圖1所示，材料為DX54D+Z，料厚為0.67mm，屬于典型的車身件。從制件使用要求方面分析，制件對尺寸精度要求較高，尺寸如果變化較大直接影響白車身的焊裝效果。后圍板與側(cè)圍尾燈安裝板有搭接關(guān)系，因此制造精度要求較高，制造誤差過大會造成尾燈安裝板與后圍板之間間隙過大，影響涂膠，導致密封條密封性能差，造成焊接縫漏水。后圍板上翻邊止口需要密封條密封，所以后圍板及其加強板截面的尺寸要滿足密封條的要求，翻邊止口要求與后背門內(nèi)板相對的面垂直且間隙均勻。密封條密封截面車身外側(cè)為主密封，考慮容差要求，要求后圍板的翻邊止口比后圍里板的翻邊止口高約1mm，不但降低了制造要求，還能有效保證密封效果。整車剛度是轎車重要性能之一，剛度不足會造成車身疲勞破壞，車身骨架橫梁是影響車身扭轉(zhuǎn)剛度主要因素之一，而后圍板總成位于車身后端，其功能相當于車身骨架的橫梁，其與側(cè)圍搭接的剛度不足會造成后背門洞拐角的疲勞開裂或車輛行駛時振動產(chǎn)生異響，影響乘坐舒適性，所以拉深必須充分，確保整車的剛度。白車身整車碰撞試驗十分重要，對于后部碰撞，根據(jù)經(jīng)驗后圍板總成尺寸控制越好，才能保證吸能空間滿足法規(guī)，使整車碰撞性能滿足要求。

2工藝分析

2.1初步工藝分析。根據(jù)制件的特點，分別對后圍板和后圍里板進行初步工藝分析，其中后圍板的沖壓工藝為：拉深、修邊沖孔、修邊沖孔、翻邊整形，毛坯尺寸為1570mm×450mm，如圖2所示。后圍板的CAE模擬分析如圖3所示，制件減薄率最大為50%（減薄率要求最大不超過20%），容易開裂，需要優(yōu)化制件型面和圓角。后圍里板的沖壓工藝為：拉深、修邊沖孔、修邊沖孔、翻邊整形、側(cè)沖孔，毛坯尺寸為1600mm×600mm，如圖4所示。后圍里板的CAE模擬分析如圖5所示。制件減薄率最大為27.8%（減薄率要求最大不超過20%），容易開裂，需要優(yōu)化制件型面和圓角。2.2工藝改進由于后圍板和后圍里板的材料與厚度相同，為節(jié)約材料、簡化沖壓工序，決定將2個制件合并沖壓，方案如圖6所示。將原來的9道工序減少為5工序，材料消耗由8.76496kg降為7.57368kg，毛坯減少1.19128kg，一次沖壓2個成品，生產(chǎn)流程更簡潔，采用機械手生產(chǎn)效率更高，生產(chǎn)成本更低。2.3CAE分析及解決措施。2.3.1問題點優(yōu)化及解決措施。通過CAE分析，針對制件成形過程中存在的缺陷，提出了優(yōu)化解決措施，如圖7所示，共5個問題點，在滿足制件要求的情況下，從有利于成形的角度考慮，對數(shù)模進行改善，最終滿足了制件成形條件。2.3.2型面改善后的CAE分析。制件減薄率如圖8所示，減薄率最大為20%左右，基本滿足拉深要求（模具調(diào)試過程中，還可以通過適當修正圓角得以實現(xiàn)）。制件起皺分析如圖9所示，最大起皺量為0.04mm，滿足成形要求。制件回彈量分析如圖10所示，最大回彈量為3.6mm左右，在模具設(shè)計時，可以根據(jù)回彈量局部修正數(shù)模，以滿足制件的技術(shù)要求。

3模具設(shè)計

根據(jù)已經(jīng)確定的沖壓工藝和優(yōu)化后的數(shù)模進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。模具將2個制件合并沖壓，在最后工序修邊分離為后圍板和后圍里板，既保證了生產(chǎn)過程簡化，又減少了模具數(shù)量，節(jié)約了材料，還滿足了生產(chǎn)過程中機械手取件的需要。模具設(shè)計時注意制件的頂出要求，確保制件不卡在下模，各工序的制件定位分為粗定位和精定位，方便機械手取放件。廢料要求能自動滑入廢料槽，單個廢料長度一般不允許超過300mm，避免廢料槽堵塞。

4結(jié)束語

模具經(jīng)過調(diào)試最終確定了毛坯尺寸（拉深過程中含有毛坯切角功能），調(diào)試過程順利，與分析結(jié)果一致，滿足制件技術(shù)要求，如圖11所示。經(jīng)過生產(chǎn)驗證，模具工作穩(wěn)定，成形的制件尺寸準確，壁厚較均勻，外觀質(zhì)量好，模具已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。

通過工藝分析、模型改善及模具設(shè)計，解決了后圍板總成成形過程中材料減薄、開裂、起皺、回彈等問題，節(jié)約了材料，減少了模具數(shù)量，提高了生產(chǎn)效率，為類似零件的開發(fā)提供了借鑒。拉深模型面的優(yōu)化直接影響制件的成形性、成形質(zhì)量及調(diào)試周期等，實踐經(jīng)驗和模擬技術(shù)能為后圍板總成的模具設(shè)計提供有效方案，制件合并開發(fā)與采用機械手取件，對降低汽車制造成本起重要作用。

參考文獻：

[1]王孝培.沖壓手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012:176-324.

[2]第四機械工業(yè)部標準化研究所編.冷壓沖模設(shè)計[M].北京:第四機械工業(yè)部標準化研究所出版,1981:245-357.

[3]張鼎承.沖模設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003:177-243.

[4]李雙義.冷沖模具設(shè)計[M].北京:清華大學出版社,2002:73-106.

[5]盧洪德,王洪家,蘇炳玲,等.斜底大圓角盒形件拉深工藝與模具設(shè)計[J].模具工業(yè),2008,34(11):21-24.

作者:韓耀東 單位:武漢中人瑞眾汽車零部件產(chǎn)業(yè)有限公司