汽車車身結構件特別是高強鋼梁類產(chǎn)品，如上邊梁、地板加強梁、前后縱梁等。以上邊梁為例，其作為白車身結構件的重要組成部分，抗拉強度超過780MPa，而且零件形狀特殊，成形困難，回彈補償難度大，匹配區(qū)域多。高強鋼板上邊梁的沖壓成形直接影響白車身整體質(zhì)量，是整車沖壓件中對沖壓工藝水平要求較高的一類零件，針對此種產(chǎn)品，在沖壓過程中如何高效、高質(zhì)量的進行工藝優(yōu)化及回彈補償，是目前沖壓領域急需解決的技術難題。

產(chǎn)品介紹

如圖1 所示，紅色圓圈位置均為RPS 點，藍色面為焊接匹配區(qū)域。產(chǎn)品材質(zhì)參數(shù)：屈服強度為542MPa，抗拉強度為845.2MPa。產(chǎn)品回彈特別難以控制，因此前期沖壓工藝設計尤為重要，同時前期回彈補償至關重要。

表面淬火冷卻時間：一般要求只保證表面淬火層能充分完成馬氏體轉變，獲得足夠的硬度即可。但有時為避免產(chǎn)生淬火裂紋，必須嚴格控制冷卻時間，使零件不冷透，而利用零件內(nèi)部殘存的熱量進行零件的自回火。

工藝規(guī)劃

多工位生產(chǎn)方式

工藝規(guī)劃為5+1 序：OP05 落料→OP10 拉延→OP20 修邊、沖孔、側修邊→OP30 修邊、沖孔、側沖孔、側修邊→OP40 修邊、沖孔、側沖孔→OP50 整形。DLP 如圖2 所示，綠色線框為多工位夾鉗示意位置。

工藝規(guī)劃布局

產(chǎn)品材質(zhì)為高強鋼，成形方式采用拉延形式，根據(jù)過往項目數(shù)據(jù)庫測算，此種方式極易出現(xiàn)回彈扭曲缺陷和側壁內(nèi)凹缺陷等。通過數(shù)據(jù)庫及CAE 模擬增強了前期產(chǎn)品質(zhì)量風險識別，做出針對性措施，主要通過如下方案予以控制解決。

通過細化工藝規(guī)劃，使工序過程保持穩(wěn)定，進而采用AutoForm 回彈補償模塊進行模具型面的迭代補償，同時修邊工序采用Drawshell 模塊，有效降低后工序符型難度，修邊序壓板與凸模局部型面相對應的凹圓角逃空開?；貜椦a償策略如圖5 所示，即整形前制件回彈全部補償?shù)嚼庸ば?，回彈補償系數(shù)設為1.2，整形序為原產(chǎn)品數(shù)模，進行3 次迭代補償后結果如圖6 所示。

新技術不斷推進，數(shù)據(jù)量飛速增長，如何從浩瀚無際的數(shù)據(jù)海洋中發(fā)現(xiàn)可信的、新穎的、具有潛在價值的知識，是大數(shù)據(jù)時代的一項重要課題，直到知識發(fā)現(xiàn)（Knowledge Discovery in Database，KDD）概念被提出。

⑶回彈控制方案研究。前期通過縝密的工藝規(guī)劃消除了零件邊界主應變超差和產(chǎn)品局部區(qū)域開裂問題，保證了沖壓工藝的合理性，以及模具制造和調(diào)試、零件生產(chǎn)的順利實現(xiàn)。同時，成形與整形序的壓板力、每工序的定位器位置在結構設計時必須與CAE 分析保持一致，料片大小、軋制方向等按照落料排樣狀態(tài)用于CAE 分析。使用AutoForm 進行全工序模擬分析時，修邊序設置開啟Cutting with Tools 模式，這樣更加貼近現(xiàn)場調(diào)試狀態(tài)，每工序后需設計回彈狀態(tài)評估，回彈模塊設置采用自由回彈、約束回彈與真實測量相結合的方式。后處理階段通過SIGMA 模塊中板料大小及定位波動、材料性能波動、壓邊力波動等有效驗證制件穩(wěn)定性，為制件調(diào)試及質(zhì)量提升提供理論數(shù)據(jù)支持，可有效縮短制件調(diào)試周期，降低成本。

⑵針對側壁內(nèi)凹缺陷，如圖4 所示，通過優(yōu)化拉延造型，制作反成形“余肉”等方式，不斷優(yōu)化各區(qū)域圓角值，降低可變圓角對制件質(zhì)量的影響，有效地控制沖擊線對制件內(nèi)凹的影響，NC 階段在側壁整形鑲塊增厚0.15mm，最終有效解決了產(chǎn)品側壁內(nèi)凹缺陷。

⑴高強鋼梁類產(chǎn)品由于造型大體為弧形，通常采用拉延成形方式，拉延坎也通常設計為弧形。通過數(shù)據(jù)庫檢索過往項目，發(fā)現(xiàn)兩側拉延坎設計均采用弧形，極易出現(xiàn)兩側板料流入不穩(wěn)定，拉延件扭曲嚴重等缺陷?；诖藛栴}，我們嘗試一側采用“波浪”拉延坎，另外一側采用弧形拉延坎的設計方案，兩側弧長相等，實際效果證明這樣可以有效避免上述缺陷。如圖3 所示，可明顯看出拉延工序件扭曲小，有效降低了后工序符型的工作難度。

①企業(yè)發(fā)生相關成本費用允許扣減銷售額。發(fā)生成本費用時，按應付或?qū)嶋H支付的金額，借記“主營業(yè)務成本”“存貨”“工程施工”等科目，貸記“應付賬款”“應付票據(jù)”“銀行存款”等科目。待取得合規(guī)增值稅扣稅憑證且納稅義務發(fā)生時，按照允許抵扣的稅額，借記“應交稅費——應交增值稅（銷項稅額抵減）”或“應交稅費——簡易計稅”科目（小規(guī)模納稅人應借記“應交稅費——應交增值稅”科目），貸記“主營業(yè)務成本”“存貨”“工程施工”等科目。

基于CAD 軟件對回彈補償曲面重構，對AutoForm拉延工序與修邊工序補償量直接進行全型面重構；同時依據(jù)產(chǎn)品要求對變形后局部型面作特殊公差處理。最終補償型面拉延序產(chǎn)品區(qū)域最大補償量約5.29mm，第一次修邊序產(chǎn)品區(qū)域最大符型補償量約8.78mm，如圖7、圖8 所示。

第三回彈補償驗證與質(zhì)量提升，基于精益的前期模具加工，中期調(diào)試過程中嚴格按照CAE 仿真結果的理論壓力、制件定位位置，機械手工作區(qū)合理避讓，調(diào)整制件狀態(tài)，滿足全工裝出件條件。首次出件ATOS 掃描結果如圖9 所示，與前期分析趨勢一致，僅端頭局部超差，最大回彈量1.63mm，啟動預定整改方案。

“那是，我不喜歡的工作我都干五年了，人一輩子有幾個五年？我想過得幸福點，干自己喜歡干的事兒，過自己喜歡過的日子，這要求過分嗎？”

針對ATOS 掃描結果，在拉延工序調(diào)整端頭超差區(qū)域進行一輪整改，制件檢測狀態(tài)如圖10 所示，產(chǎn)品型面最大回彈值為0.61mm，合格率為91% ，滿足客戶尺寸要求。

結束語

基于多工位模具開發(fā)高強鋼梁類產(chǎn)品，前期工藝開發(fā)及回彈控制尤為重要，充分考慮各種潛在風險點并制定行之有效的措施，可以有效降低模具的開發(fā)成本，還提高了客戶的滿意度。本文前期的工藝規(guī)劃階段充分考慮產(chǎn)品特定屬性，首次在高強鋼梁類產(chǎn)品設計使用“波浪形”拉延坎設計方案及修邊符型技術的應用，通過工藝手段解決側壁內(nèi)凹缺陷等主要產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，回彈控制也是決定質(zhì)量的重要因素，產(chǎn)品質(zhì)量不僅需要準確地模擬仿真和有效的補償策略，現(xiàn)場調(diào)試人員的細致調(diào)整對質(zhì)量的結果也起到關鍵作用。只有在整個團隊秉持著追求產(chǎn)品極致解決方案的前提下，才能保證輸出高端產(chǎn)品、高端模具，幫助客戶成功。