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轉(zhuǎn)發(fā)自：模具工業(yè)

作者：王沖1，李貴2，張學(xué)文賈雪1 （l.北京汽車集團(tuán)有限公司，北京101300； 2·武漢科技大學(xué)機(jī)械自動化學(xué)院，湖北武漢430081）

摘要：描述了沖壓同步工程在整車開發(fā)過程中的主要目標(biāo)及作用，通過對某大型汽車企業(yè)沖壓同步工程具體應(yīng)用流程的詳細(xì)分析，說明沖壓同步工程在整車開發(fā)過程中各個階段的主要工作內(nèi)容，以側(cè)圍外板為例闡述了沖壓同步工程在汽車車身關(guān)鍵零件開發(fā)過程中的實際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：沖壓同步工程；工藝分析；側(cè)圍外板中圖分類號：TG386．1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1 1一2168（2016）03一m29一06 DOI: 10· 16787/j ·cnki · 1001一2168 ·dmi·2016 ·03 · 8

Forming analysis and structure improvement for side-frame outer panel based on stamping simultaneous engineering

WANG Chongl, LI G 2，ZHANG Xue-weni, JIA Xuel

(1.Beijing Automotive Group CO” Ltd., Beijing 101300，China; 2.Sch001 Of Machinery and

Automation，Wuhan University Science and Technology, Wuhan, Hubei 430081，China) Abstract: mam target id action Of stamping simultaneous engineering in the vehicle development process was described. Through analyzing the application procedure Of starnpmg simultaneous engineering a large automobile enterprise，the principal work content each phase Of vehicle development process was illustrated. SO，taking the side-frame outer p祀1 example，the practical application Of stamping simultaneous engineering in auto-body c c p development process was elaborated.

Key words: stamping simultaneous engineering; process analysis; side-frame outer p祀1

沖壓同步工程（簡稱沖壓SE）是伴隨零件開發(fā)過程同步進(jìn)行的，對關(guān)鍵零部件借助經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫及計算機(jī)輔助工程（CAE）軟件進(jìn)行沖壓可行性分析，用于在模具及工裝加工數(shù)據(jù)凍結(jié)發(fā)布前判斷零件在量產(chǎn)中的質(zhì)量風(fēng)險及生產(chǎn)成本，對不合理的零件結(jié)構(gòu)提出設(shè)計變更建議，使零件的制造工藝性得到優(yōu)化。

國內(nèi)外汽車企業(yè)中，同步工程（SE）己成為汽車零件開發(fā)過程中必不可少的重要手段，在整個汽車開發(fā)周期中需要考慮零件的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度、周期等要求。沖壓SE是指由沖壓工藝專業(yè)技術(shù)人員組成的工作組，在整個汽車開發(fā)過程

收稿日期：20巧一日一16。

作者簡介：王沖（1986一），男（漢族），河北保定人，工程帥，主要研究領(lǐng)域為汽車車身沖壓同步工程。

中密切配合零件設(shè)計部門，對整車零件進(jìn)行沖壓成形性能評價，在滿足制造要求和零件設(shè)計之間找到最優(yōu)結(jié)合點，有效降低設(shè)計風(fēng)險及設(shè)計成本。

沖壓SE工作貫穿于新車開發(fā)的全過程，從了解對標(biāo)車的關(guān)鍵零件制作工藝開始，到量產(chǎn)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(shè)計過程中出現(xiàn)的各種問題，是縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本的保證。為此運(yùn)用DFM(design for manufacturability)方法，將沖壓工藝研究與計算機(jī)輔助工程相結(jié)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(fā)人員一一起集成的、同步參與汽車設(shè)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(zhì)量、制造成本、使用材料、進(jìn)度計劃及用戶需求，通過與相關(guān)部門人員的良好協(xié)作及信息的及時交流，使生產(chǎn)工藝性問題在研發(fā)階段得到解決。

現(xiàn)通過詳細(xì)闡述沖壓SE在汽車開發(fā)過程中各個階段的主要工作內(nèi)容及任務(wù)，就沖壓SE工作如何用于指導(dǎo)車身關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)提出建議。

2沖壓的工作目標(biāo)

車身開發(fā)在整車開發(fā)中是非常關(guān)鍵的，沖壓SE 是對車身零件開發(fā)及其相關(guān)過程進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種工作模式。沖壓SE在縮短模具開發(fā)周期、降低零件生產(chǎn)成本、提升零件質(zhì)量、保證開發(fā)效率等方面發(fā)揮著重要作用，圖1所示為沖壓SE的主要工作目標(biāo)。沖壓SE工作主要從以下3個方面來實現(xiàn)具體目標(biāo)。

圖1沖壓SE主要工作目標(biāo)簡圖

（1）沖壓SE改善沖壓工藝性。零件設(shè)計人員因?qū)_壓工藝知識缺乏，車身沖壓零件設(shè)計不合理，導(dǎo)致在后續(xù)模具開發(fā)中存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，或是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而沖壓SE可以提前發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計的不合理性，優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、改善零件的工藝成形方案，可有效避免后期因零件設(shè)計改動而造成零件開發(fā)周期長，成本過高，有效提高生產(chǎn)效率。

（2）沖壓SE提高材料利用率。零件結(jié)構(gòu)的合理定義可以實現(xiàn)零件各部位結(jié)構(gòu)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和分析，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度條件下以期獲得最經(jīng)濟(jì)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(chǎn)時的生產(chǎn)成本。

〈3）沖壓SE實現(xiàn)制造工藝性驗證。工藝方案的穩(wěn)定性是確定零件制造工藝驗證中的重要一環(huán)，通過沖壓SE可以從沖壓設(shè)備、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)方式等多種影響因素進(jìn)行綜合考慮以確定零件生產(chǎn)方案，優(yōu)化車身零件制造工藝，以減少模具結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷的風(fēng)險。

3沖壓SE具體應(yīng)用流程

沖壓SE工作是針對所需制造的零件能否滿足

量產(chǎn)要求而展開的同步分析，在整車開發(fā)過程的工作內(nèi)容主要分為4個階段，即對標(biāo)車分析階段、造型設(shè)計階段、零件工程化階段和樣車制作階段。在整個開發(fā)周期中，沖壓SE工作對車身零件的設(shè)計優(yōu)化起著關(guān)鍵作用。圖2所示為沖壓SE在整車開發(fā)過程中的應(yīng)用流程圖。

新車開發(fā)前期介入沖壓SE，對零件設(shè)計初期進(jìn)行成形性分析和模具工程預(yù)分析，及早發(fā)現(xiàn)制造工藝及成本問題，對造型及關(guān)鍵特征進(jìn)行合理優(yōu)化。在零件工程化階段，依據(jù)具體數(shù)據(jù)從零件品質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、可操作性、制造成本等因素出發(fā)，對關(guān)鍵零件的成形性及工藝性進(jìn)行審查，提出工程更改申請書(ECR) ,及時反饋給零件設(shè)計部門，并跟蹤零件結(jié)構(gòu)變更后的狀態(tài)進(jìn)行分析。經(jīng)過與零件工程師進(jìn)行技術(shù)交流，使零件結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。在樣車制作階段，沖壓SE主要是驗證零件成形性，評估量產(chǎn)可行性。對于存在成形缺陷的零件需要分析問題產(chǎn)生的原因并判斷量產(chǎn)時的質(zhì)量風(fēng)險，提出進(jìn)一步優(yōu)化零件設(shè)計的建議。

在整車開發(fā)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(yōu)化，使零件量產(chǎn)時的調(diào)試成功率顯著提高。同時經(jīng)過不斷總結(jié)積累經(jīng)驗，以零件為單位建立一個豐富智能的沖壓SE 數(shù)據(jù)庫，以供后續(xù)新車開發(fā)中零件設(shè)計及沖壓SE工作作為參考。

4汽車側(cè)圍外板案例分析

以某車型的側(cè)圍外板為例說明如何通過沖壓 SE實現(xiàn)優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)的過程，并提出具體的優(yōu)化方案。

4 · 1零件介紹

圖3所示為某側(cè)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(jìn)行生產(chǎn)。現(xiàn)從沖壓SE的開發(fā)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(jìn)行優(yōu)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(jìn)行建模，并對其沖壓成形性進(jìn)行仿真模擬。初始設(shè)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(shù)設(shè)置：壓邊力為2 200 kN：壓邊圈行程設(shè)為225 mm；摩擦因數(shù)為0 ·巧：最小

圖4零件坯料形狀尺寸

圖3 零 件

單元尺寸為1.5 mm

通過對坯料尺寸、拉深筋形狀及位置、工藝補(bǔ)充面、壓料力等沖壓成形工藝條件和參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，經(jīng)多次模擬分析，直至最佳的材料流動，以達(dá)

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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\ 7

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66、4％

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(jìn)行調(diào)整改進(jìn)。側(cè)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(jié)果如圖8、圖9所示。山

成形效果進(jìn)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(xiàn)在零件A級區(qū)域，

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

4．4結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)

根據(jù)上述拉深成形模擬分析結(jié)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(cè)壁斜度。以圖6中c、D兩處缺陷為例，對零件局部結(jié)構(gòu)制定

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