汽車尾燈座板沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)

陳錫兵

摘要： 本主要對于汽車中的尾燈座板進行介紹，分析尾燈座板結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計、沖壓CAE以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容，探討尾燈座板復(fù)雜的沖壓工藝以及模具設(shè)計過程，以供參考。

關(guān)鍵詞： 尾燈座板;CAE分析;工藝設(shè)計;模具結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】TG386【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）15-0191-01

現(xiàn)階段汽車市場競爭越來越激烈，汽車生產(chǎn)廠家不僅要保障產(chǎn)品的質(zhì)量和功能良好，也應(yīng)重視汽車的外觀設(shè)計，以此吸引消費者眼球。在汽車整體造型中尾燈是一項非常重要的元素，新穎、個性的尾燈造型可為汽車增添一定色彩。隨著尾燈造型的變換和更新，用來固定尾燈的座板結(jié)構(gòu)會隨之變得復(fù)雜。因此應(yīng)加強其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，并有效應(yīng)用沖壓工藝，以此應(yīng)對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，保證尾燈座板質(zhì)量，更穩(wěn)定的固定尾燈。

1尾燈座板結(jié)構(gòu)與功能

在汽車上尾燈座板所處位置和需要發(fā)揮的作用較為特殊，使得尾燈座板的鈑金件有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。與汽車尾燈座板具有搭接關(guān)系的零件包括流水槽、側(cè)圍外板、側(cè)圍外板延伸板、尾燈座板角板和D柱下內(nèi)板等

。尾燈座板結(jié)構(gòu)如圖1所示，尾燈座板受其相關(guān)功能要求鈑金件之中具有5組不同功能的沖孔，座板孔位主要有定位孔、后安裝大燈孔、線束膠套過孔、卡扣定位孔以及安裝保險杠尾燈支架孔。由于尾燈座板應(yīng)該與尾燈相匹配，設(shè)計尾燈座板時應(yīng)留有安裝避讓空間，使其造型更加復(fù)雜;這之中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的是側(cè)圍外板和尾燈座板間匹配面，防止焊裝完汽車后有與涂裝工藝要求不符合的缺陷存在，對于側(cè)圍外板之后三角位置兩處尖點處的鈑金件應(yīng)該匹配貼合;分別由尾燈座板角板以及下圖A處造型這兩處進行匹配;A處造型是設(shè)計尾燈座板工藝的難點[1]。

2尾燈座板CAE分析

汽車共有兩個尾燈座板，為降低汽車整體開發(fā)成本，應(yīng)在模具開發(fā)階段將成本降低。本文研究的汽車尾燈座板是使用左右件合模方案來設(shè)計工藝與結(jié)構(gòu)。由于尾燈座板機構(gòu)具有一定復(fù)雜性，明確合拼方案時，應(yīng)充分考慮和側(cè)圍外板匹配面的工藝設(shè)計，特別是A處造型。這一造型只是常規(guī)修邊和翻邊是難以實現(xiàn)的，對拉伸這一造型直接成形到位進行綜合分析，并在不同角度修邊以此實現(xiàn)這一部位結(jié)構(gòu)。從而能夠確定左右件的合拼方案是：將側(cè)圍外板延的伸板搭接面作為對稱面，在左右合拼工藝的補充區(qū)域直接拉伸A處造型，使其一步成型。由于安裝尾燈座板匹配面有著較為復(fù)雜的造型，對沖壓方向進行選取時，需考慮在沖壓方向上成形面是否具有負角，根據(jù)車身坐標系旋轉(zhuǎn)調(diào)整尾燈座板，通過多次對比分析，最終明確沖壓方向。選擇尾燈座板材料時，應(yīng)注重成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及材料不均勻流動等特性，這一零件選用的材料應(yīng)該具有較高延伸率，通過多次的CAE模擬分析，來確定最終材料。根據(jù)合拼左右件方案、板料材質(zhì)以及沖壓方向，來優(yōu)化分析其工藝補充面，按照AutoForm的模擬分析結(jié)果對其成形過程進行檢查。運用CAE的評判標準來綜合判斷其起皺、變薄率以及最大失效等內(nèi)容，保證控制這些因素在合理范圍內(nèi)，才可保證這一方案可行。

3尾燈座板的工藝設(shè)計

尾燈座版有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，需要完成的工序有著不同內(nèi)容，工序間應(yīng)根據(jù)沖壓方向進行旋轉(zhuǎn)。進行攻擊設(shè)計時，應(yīng)分析研究生產(chǎn)零件的可操作性、零件品質(zhì)一致性、模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等內(nèi)容[2]。以下具體分析這一零件完成需要的工序：

3.1拉伸。

在合拼左右工藝的補充區(qū)域直接拉伸A處造型，使其成形到位，零件其他位置翻邊匹配面經(jīng)過R角后展開攤平直邊，在工藝補充面做光順。為利于后期修邊，做工藝補充面過程中沿修邊線想著外面延伸5mm。為保證材料順暢流動，兩側(cè)工藝補充面可以進行三角形平臺斜面設(shè)計;為保證充分利用材料，應(yīng)盡量縮小合拼區(qū)域，不應(yīng)超過10mm。

3.2修邊+側(cè)沖孔。

這一序沖壓方向和拉伸序一致，確保廢料順暢滑落，并做好后期分離準備，這一序主要修沖零件周邊廢料，并正沖和側(cè)沖合拼工藝補充區(qū)域，為下一序分離左右件做好準備。

3.3修邊+側(cè)沖孔+分離。

這一序是準確修沖翻邊的修邊線，因為后序翻邊整形工序要將沖壓方向旋轉(zhuǎn)，所以這一序要完全分離左右件。根據(jù)本工序內(nèi)容，對側(cè)修及側(cè)沖機構(gòu)進行合理布置，明確側(cè)沖和側(cè)修的斜楔角度，在本序中沖出后大燈安裝孔。

3.4翻邊+整形。

為確保在同一序中完成所有翻邊面，翻邊+整形基于修邊+側(cè)沖孔+分離將沖壓方向旋轉(zhuǎn)了20°;這一序運用壓料芯對零件復(fù)雜型面整形，使零件型面符合檢驗標準。

3.5側(cè)修邊與側(cè)修邊+側(cè)沖孔。

對A處造型修邊，因為A處造型具有特殊性，因此應(yīng)有兩道工序才可以完成。另外，在側(cè)修邊+側(cè)沖中沖出零件定位孔和安裝孔，保證孔的精度。

根據(jù)上述可知，尾燈座板結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計人員設(shè)計工藝時應(yīng)重視模具結(jié)構(gòu)的可靠性和實現(xiàn)性、零件質(zhì)量一致性和生產(chǎn)可操作性，以此明確各工序應(yīng)該實現(xiàn)的工序內(nèi)容，分析每序設(shè)計的要點。

4模具設(shè)計

尾燈座板模具主要是常規(guī)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，適合用在手工線生產(chǎn)上。設(shè)計拉伸模時，選擇手工線通用模具結(jié)構(gòu)，其上模以及壓邊圈采取中間導腿導向結(jié)構(gòu)，而壓邊圈以及下模采取內(nèi)導向結(jié)構(gòu)，模具整體導向平穩(wěn)。設(shè)計修邊+側(cè)沖孔時，上模以及下模采取導腿和導柱導套結(jié)合的導向結(jié)構(gòu)，應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)模具可保證導向平穩(wěn)。設(shè)計修邊+側(cè)沖孔+分離時，從模具單側(cè)滑出分離廢料，考慮滑出二層廢料滑道的空間以及滑板角度，保證廢料順暢滑落。設(shè)計翻邊+整形時，其模具需完成制件型面及上翻邊整形，模具通過下活動壓芯結(jié)構(gòu)，直接鑲嵌翻邊整形鑲塊在上模板，由氮氣彈簧提供下活動的壓料芯壓力源;設(shè)計側(cè)修邊時，為保障壓料芯平穩(wěn)工作，下模設(shè)置兩處壓料芯錐形的平衡塊。設(shè)計側(cè)修邊+側(cè)沖孔時，這一序模具需精修A處造型，且精修凸模受到較大側(cè)向力;對凸模刃口斷面進行Z形設(shè)計，可抵消精修凸模剪切承受的側(cè)向力。為保證壓料芯平穩(wěn)工作，下模設(shè)置4處壓料芯錐形的平衡塊。根據(jù)尾燈座板工序設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)重視設(shè)計特殊及重點結(jié)構(gòu)的方案，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有較多工序內(nèi)容，需通過不同工序模具來實現(xiàn)。

結(jié)束語：根據(jù)尾燈座板制件生產(chǎn)操作性、模具結(jié)構(gòu)實現(xiàn)性、制件質(zhì)量一致性來考慮，模具結(jié)構(gòu)及沖壓工藝合理的設(shè)計與布置，能夠明確各道工序需實現(xiàn)的內(nèi)容。本文所分析的汽車尾燈座板工藝以及模具設(shè)計方案對于類似結(jié)構(gòu)車型，具有參考價值。

參考文獻

[1]朱俊.汽車尾燈座板沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)[J].模具制造，2020，（1）：1-6.

[2]束偉軍，鄔新橋.汽車后尾燈燈罩雙色注射模設(shè)計[J].模具制造，2020，20（3）：40-43.