超高強鋼控制臂的沖壓工藝與模具設(shè)計

懸架系統(tǒng)直接影響著汽車的行駛平順性和操作穩(wěn)定性，是汽車結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要的組成部分。如圖1所示，前下控制臂總成作為前懸架系統(tǒng)中的重要組成部分，起到連接前制動器總成和前副車架總成作用，也是懸架重要的傳力和導向部件，故要求其必須具備足夠的強度、剛度和疲勞耐久性。為了確保產(chǎn)品外觀、尺寸、性能合格穩(wěn)定，對前下控制臂的生產(chǎn)工藝穩(wěn)健性提出了更高的要求。沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，決定了該產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、產(chǎn)品符合性以及量產(chǎn)穩(wěn)定性。本文從沖壓工藝規(guī)劃、工藝分析與設(shè)計，及模具結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進行介紹，解決產(chǎn)品沖壓工藝開發(fā)的難點。

產(chǎn)品介紹

前下控制臂總成及工藝介紹

前下控制臂總成由沖壓的前下控制臂、加強板和套管焊接在一起，接著表面電泳，最后壓裝球頭銷、前襯套、后襯套而成，如圖2所示。

前下控制臂介紹

前下控制臂(后續(xù)簡稱產(chǎn)品或此產(chǎn)品)，材料：寶鋼FB780，料厚4.0mm，材料力學性能如表1所示。

如果我們明確了弗雷格所說的“語句”與自然語句形同而實不同，那么自然不會對判斷杠“|”的使用產(chǎn)生誤解，也不會認為他把自然語言中的語句和單獨詞項混為一談。為了使弗雷格的“語句”與自然語句的區(qū)別一目了然，我們可以為弗雷格邏輯系統(tǒng)中的“語句”加上標注:▲f，而具有判斷力的表達式則為：|—▲f。那么，與自然語句“2+2=4”相當?shù)牟⒉皇恰埃?+2=4）f”，也不是“—（2+2=4）f”，而是“|—（2+2=4）f”。

沖壓工藝分析與設(shè)計

沖壓工藝方案規(guī)劃

⑹OP60翻孔+壓字印模：翻孔沖頭先穿入底孔導正，再翻孔；翻孔沖頭設(shè)計成圓球形狀結(jié)構(gòu)，表面TD處理。翻孔凸凹模間隙影響翻孔質(zhì)量(翻孔高度均勻度、翻孔壁厚的均勻度、翻孔垂直度，翻孔邊緣的齒狀裂紋及開裂缺陷)，因此，沖翻孔沖頭導向結(jié)構(gòu)按OP30要點設(shè)計；翻孔凹模口設(shè)計84.5°錐度，以縮小凸凹模間隙，保證翻孔垂直度、孔內(nèi)壁表面光滑平順。翻孔凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計成鑲塊結(jié)構(gòu)，可快速調(diào)整凸凹模間隙。如圖10所示。

由于產(chǎn)品材料為超高強度鋼，回彈大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜。沖壓工藝規(guī)劃除了需要考慮產(chǎn)品的尺寸要求、特殊要求外，仍需要滿足產(chǎn)品一般要求：沖壓件表面要求光滑平順，不允許開裂、頸縮、皺紋、邊緣毛刺超差、材料減薄率(≤15%)超差等缺陷。結(jié)合過往產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗，在保證產(chǎn)品質(zhì)量，沖壓工藝可行的前提下，盡可能減少工序數(shù)量，降低成本，提高生產(chǎn)效率。依圖3前下控制臂區(qū)域劃分圖，規(guī)劃初步?jīng)_壓工藝方案如下：

OP05落料沖孔；OP10拉深成形(成形大面、大面上的凸包及B4區(qū)的翻邊)；OP20修邊沖孔；OP30側(cè)修邊+沖孔(側(cè)修B4區(qū)的邊線；正沖E區(qū)翻孔的底孔)；OP40翻邊整形；OP50側(cè)整形(全周側(cè)整形)；OP60翻孔；OP70沖孔；OP80翻孔(C區(qū)的翻孔)；OP90修邊+側(cè)修邊(沖C區(qū)邊緣輪廓線多余的廢料)；OP100沖孔+側(cè)修邊(側(cè)修D(zhuǎn)區(qū)另一側(cè)面的邊線)。

沖壓工藝CAE成形模擬分析

例：鄭飛雪, 貝維斯. 輔具適配和環(huán)境改造在殘疾人社區(qū)康復中的實踐及啟示[J]. 中國康復, 2014, 29(5): 396-398.

⑵根據(jù)初步的CAE成形模擬分析結(jié)果，調(diào)整沖壓工序內(nèi)容：把OP10工序內(nèi)容進行拆分，大面上的凸包分2次成形；在產(chǎn)品的B4區(qū)也分2次成形(第1次加大轉(zhuǎn)角預成形，第2次成形到位)，以消除減薄缺陷。

⑶工序內(nèi)容調(diào)整后，再次進行全工序CAE成形模擬分析。如圖4所示：(a)B4區(qū)最大減薄率5.5%；除了翻孔邊緣外，產(chǎn)品其他部位最大減薄率13.6%，小于15%；沒有開裂、頸縮現(xiàn)象；成形過程不起皺，產(chǎn)品局部增厚在可接受范圍內(nèi)。(b)B1區(qū)、C區(qū)、E區(qū)翻孔最大減薄率分別是16.9%、18.8%、18.1%，都大于15%；為規(guī)避邊緣齒狀裂紋質(zhì)量缺陷，需要在翻孔底孔邊緣增加壓C角后再沖翻孔，或使沖翻孔底孔與沖翻孔沖壓方向相反，使沖翻孔底孔的沖裁斷面光亮帶在翻孔外邊緣。(c)沖壓力的校核：把OP10工序內(nèi)容進行拆分后，第1次拉深成形總沖壓力2570kN，第2次成形整形總沖壓力4822kN, 以及其他各工序的總沖壓力均小于現(xiàn)有生產(chǎn)壓力機公稱力的80%，現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備滿足要求。

沖壓工藝方案確定

⑵為了減少生產(chǎn)沖壓工序，把初步規(guī)劃的OP50側(cè)整形內(nèi)容拆分到其他工序中。

⑴如圖5所示，二次修邊產(chǎn)生的工藝接刀采用“凸刀”方式，保證模具沖頭及凹模刃口的強度，同時避免工藝接刀影響產(chǎn)品強度。接刀位置不得設(shè)計在產(chǎn)品疲勞、強度熱點區(qū)域。

⑶產(chǎn)品的型面回彈量通過模具型面做補償和整形工序完成，確保產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸滿足要求。大面的回彈主要在前兩工序完成回彈補償，翻邊面的回彈主要通過整形工序完成回彈補償。

⑷最終確定的沖壓工藝方案，如圖6所示。工序件定位：OP10～OP30采用工藝孔定位，OP40～OP100采用產(chǎn)品基準孔精定位。沖壓工序內(nèi)容為：OP05落料沖孔(需要CAE分析計算和模具調(diào)試確定毛坯尺寸)；OP10拉深成形；OP20成形整形；OP30修邊沖孔；OP40修邊沖孔+側(cè)修邊；OP50翻邊整形+壓C角；OP60翻孔+壓字?。籓P70沖孔；OP80翻孔+整形；OP90側(cè)修邊沖孔；OP100側(cè)修邊+側(cè)整形。

由以上分析得到賦形后的反射面，將其建模并帶入后處理軟件Postprocessor中，4個口徑下的波束C/I值分別如圖10～13所示。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

根據(jù)已確定的最終沖壓工藝方案，進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。此產(chǎn)品是超高強度鋼，比普通薄板沖壓生產(chǎn)所需沖壓力更大，由此產(chǎn)生的側(cè)向力也更大；模具成形零件易磨損、模具修邊沖孔刃口易崩裂；此產(chǎn)品表面積小，模具壓料結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生受力偏載，不平衡。因此需要厚實可靠的模具結(jié)構(gòu)，確保沖壓生產(chǎn)穩(wěn)定。

佛州成了水利工程調(diào)控程度最高的地區(qū)之一，基西米—奧基喬比—大沼澤地自然生態(tài)系統(tǒng)也完全變成了一個人工管理的流域，有效解決了南佛州的洪水災害問題，促進了當?shù)亟?jīng)濟社會的發(fā)展。

模具結(jié)構(gòu)共同的設(shè)計要點

⑴外導向方式：成形類模具采用導板結(jié)構(gòu)；修邊沖孔類模具采用導板+導柱結(jié)構(gòu)。

提高微電子技術(shù)是加強綜合國力的重要手段。未來的科技大都離不開微電子技術(shù)，就像現(xiàn)在的生活也離不開微電子技術(shù)一樣，所以發(fā)展微電子技術(shù)是當前科學界的主流。我們應當秉持著堅持不懈的精神，繼續(xù)探索研發(fā)微電子技術(shù)，不斷縮小我國與世界上發(fā)達國家的差距，最終實現(xiàn)我國和世界先進的微電子技術(shù)完美接軌，讓我國走在世界的前列。

⑵工序件定位按沖壓工藝方案規(guī)劃的方式設(shè)計結(jié)構(gòu)。

1.1.2 生防菌株及生防藥劑。農(nóng)抗“769”：吉林省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所生物農(nóng)藥實驗室保存，以改良的高氏1號培養(yǎng)基(769-1)培養(yǎng)[2]。公主嶺霉素水浸提液制備：以玉米大碴子為培養(yǎng)基質(zhì)的農(nóng)抗“769”固體完全培養(yǎng)物，經(jīng)自然晾干，粉碎并以1∶2比例提取，離心取上清液即為供試水浸提液。

⑷快拆快換：在與制件摩擦劇烈的成形部位，在異形、尖銳、薄弱的刃口都需要小型化設(shè)計，以便量產(chǎn)維護維修，快速調(diào)整更換。

⑹彈性元件的選用：選用的壓料元件采用氮氣彈簧，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

⑶模具材料選用及熱處理：成形類模具工作部位零件選用Cr12MoV，熱處理硬度為56～60HRC，與制件摩擦劇烈的模具零件表面TD處理；為減少沖壓生產(chǎn)沖擊的刃口崩裂，提升模具壽命，落料刃口選用Cr12MoV，上模刃口熱處理硬度為55～58HRC，下模刃口熱處理硬度為56～60HRC；異形修邊類刃口選用Cr12Mo1V1，上模刃口熱處理硬度為55～58HRC，下模刃口熱處理硬度為56～60HRC；沖孔沖頭選用厚板沖頭，表面TiCN處理。沖孔沖頭固定板材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理硬度為28～32HRC；側(cè)切沖頭固定板材料選用45鋼，淬火處理硬度為45～50HRC。

⑸壓料板受力平衡：壓料板需設(shè)計增加平衡塊或錐形定位銷，避免壓料受力不平衡；成形類模具的壓料板導向方式采用導板結(jié)構(gòu)。

每套模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

⑴OP05落料沖孔模：落料先于沖孔工作，落料刃口設(shè)計斜刃，以降低沖裁力及噪聲。

⑵OP10拉深成形模及OP20成形整形模：根據(jù)CAE分析模型，采用壓力機的氣墊壓力成形大面后，凸模再成形凸包及B4區(qū)，凸模設(shè)計防側(cè)向力結(jié)構(gòu)。凸模TD處理。壓料板底部增加鐓死墊塊，在模具運動到底位置時，實現(xiàn)對產(chǎn)品整形。

⑴規(guī)劃初步?jīng)_壓工藝方案，進行全工序CAE成形模擬分析。分析結(jié)果是：(a)成形過程不起皺，產(chǎn)品局部增厚在可接受范圍內(nèi)；主要風險點是最大減薄率不滿足要求，B4區(qū)最大減薄率19.6%，大于15%。(b)沖壓力的校核，OP10總沖壓力6394kN，大于現(xiàn)有的生產(chǎn)壓力機公稱力6300kN，現(xiàn)有設(shè)備不滿足。其他各工序的總沖壓力小于現(xiàn)有生產(chǎn)壓力機公稱力的80%。

⑶OP30修邊沖孔模：沖孔的位置度影響后工序翻孔底孔邊緣導角的均勻度，沖裁間隙影響沖裁斷面的光亮帶；而翻孔底孔邊緣壓C角的均勻度及沖裁斷面的光亮帶直接影響翻孔質(zhì)量(翻孔高度均勻度、翻孔邊緣的齒狀裂紋及開裂缺陷)，因此壓料板選用

40mm導柱套導向，增加錐形定位銷導正防傾斜；沖翻孔底孔的沖頭增加襯套導向，沖頭與襯套單邊間隙0.02～0.04mm。沖翻孔底孔的凹模設(shè)計成鑲塊結(jié)構(gòu)，位置可快速調(diào)整。如圖7所示。

⑷OP40修邊沖孔+側(cè)修邊模：壓料板選用

40mm導柱套導向，設(shè)計錐形定位銷導正防傾斜；沖翻孔底孔導向結(jié)構(gòu)按OP30要點設(shè)計。為避免受沖壓生產(chǎn)時的振動及側(cè)向力影響，導致制件在側(cè)修邊處沖裁斷面分層開裂，應滿足以下關(guān)鍵點：(a) 斜楔滑塊設(shè)計大寬高比(大于1.2倍)保證運行的穩(wěn)定性；側(cè)修邊沖頭側(cè)面、底面增加反側(cè)塊，以平衡側(cè)向力。(b)三面包圍安裝側(cè)修邊凹模，并選用M12mm螺栓緊固；(c) 側(cè)修邊凹模鑲塊兩側(cè)封閉，與正面刃口形成“門”形結(jié)構(gòu)，刀背設(shè)計深度盡量淺，保證刃口強度；刃口與側(cè)壁設(shè)計圓角過渡大于R3mm，避免熱處理及沖壓生產(chǎn)時崩裂；(d) 側(cè)修邊沖頭同步切入側(cè)修邊凹模。如圖8所示。

⑸OP50翻邊整形+壓C角模：翻邊凹模鑲塊側(cè)面緊固，在模具調(diào)試時，可以快速調(diào)整模面間隙，并且增加正面鎖緊加大緊固力。凹模鑲塊TD處理。壓料板底部增加鐓死墊塊，在模具運動到底位置時，實現(xiàn)對產(chǎn)品整形。壓C角沖頭先穿入底孔導正，再壓C角；壓C角沖頭的結(jié)構(gòu)，在模具調(diào)試時，方便高度上的調(diào)整，可以快速調(diào)整壓C角的大小。如圖9所示。

問題3：如圖3，在△ABD和△CBD中，已知∠A=∠C，再添加一個什么條件，就可以判定△ABD和△CBD全等？

根據(jù)此車型生產(chǎn)量綱，以及生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)設(shè)備，規(guī)劃出沖壓生產(chǎn)采用手工放取件的方式。

⑺OP70沖孔模：按OP30要點設(shè)計沖孔結(jié)構(gòu)。

⑻OP80翻孔+整形模：按OP60要點設(shè)計翻孔結(jié)構(gòu)。B3整形區(qū)，翻邊面與沖壓方向角度0°，不具備正向沖壓角度來實現(xiàn)產(chǎn)品整形，因此采用擺塊凹模實現(xiàn)整形。B4整形區(qū)，翻邊面與沖壓方向角度11°，具備正向沖壓角度實現(xiàn)產(chǎn)品整形，因此采用正向凹模實現(xiàn)整形。整形凹模結(jié)構(gòu)，設(shè)計成在模具調(diào)試時，可以實現(xiàn)快速調(diào)整凸凹模間隙。

將施工區(qū)劃分為1-3三個區(qū)，圓筒需拆除至-10.5m標高，其中3區(qū)下游有7個圓筒需分兩次拆除，第一次拆除至-4.8米，第二次拆除至-10.5米；其余圓筒已拆除了第一節(jié)，只需一次拆除至-10.5米。具體施工安排如下：

（3）各管理部門規(guī)范不一，監(jiān)管手段有限。三省海事行政執(zhí)法依據(jù)不統(tǒng)一，廣西作為直屬海事機構(gòu)，嚴格執(zhí)行交通運輸部海事局有關(guān)規(guī)定，云南、貴州海事有自己的一套處罰標準。在天生橋庫區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)非運輸船舶監(jiān)管上，鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府對本應納入其管理的鄉(xiāng)鎮(zhèn)非運輸船舶監(jiān)管不夠重視，遲遲未落實落地《鄉(xiāng)鎮(zhèn)非運輸船舶管理辦法》各項條款，而海事部門出于水上交通安全整體考慮，對此又不能完全置之不理，各海事部門對此類船舶監(jiān)管手段不一，廣西海事尚不能對鄉(xiāng)鎮(zhèn)非運輸船舶進行處罰，而云貴海事依據(jù)本省法規(guī)條款可以進行處罰，但面對眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)非運輸船舶，面對良莠不齊的船員，云貴海事靠其自身，尚有很多無奈。

⑼OP90側(cè)修邊沖孔模：側(cè)修邊采用吊楔結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品D區(qū)側(cè)修結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵要點是確保沖壓過程，沖頭受力的平衡。采用彈性元件在側(cè)修邊沖頭另一側(cè)設(shè)計反頂，以及增加反側(cè)塊抵消側(cè)修邊時的側(cè)向力，避免沖切時刃口咬邊、崩裂。如圖11所示。

⑽OP100側(cè)修邊+側(cè)整形模：側(cè)修邊+側(cè)整形采用下置式斜楔結(jié)構(gòu)。側(cè)修邊模具結(jié)構(gòu)按照OP90要點設(shè)計。

模具制造、調(diào)試與量產(chǎn)注意事項

模具制造注意事項

模具成形圓弧處、工作表面要光滑，鑲塊的拼接縫隙不大于0.05mm，不能有明顯接痕。粗糙度要求：安裝貼合面Ra1.6μm；與產(chǎn)品貼合面/滑配面Ra0.8μm；沖翻孔底孔及沖翻孔的沖頭、凹模的工作部分表面粗糙度Ra0.4μm。

模具調(diào)試注意事項

首先排查模具部件之間、模具與制件之間的干涉情況；其次鎖定模具閉合高度進行調(diào)試，驗證每套模具的工序件定位、防錯防呆的功能；調(diào)整模具零間隙貼合面(如：外限位柱、平衡塊、錐形定位銷、鐓死塊等)，使其貼合面接觸良好；調(diào)整相對運動部件(如：導向結(jié)構(gòu)、滑塊等)，使其導向面接觸良好、運動順暢；接著研配工作部件的型面，研合率不低于85%，確保制件穩(wěn)定后，方可開始修改產(chǎn)品回彈。在OP10及OP20模具上調(diào)試整改產(chǎn)品大面的回彈量，把產(chǎn)品大面的回彈量調(diào)試整改到1mm以內(nèi)，再進行其他工序件尺寸精度的調(diào)試。另外，為確保翻孔質(zhì)量，必須保證沖翻孔底孔光亮帶均勻，翻孔底孔邊緣壓C角深度不可過大且均勻，翻孔凸凹模間隙均勻。產(chǎn)品調(diào)試合格后，在與制件摩擦劇烈的模具零件表面TD處理。

模具量產(chǎn)注意事項

模具必須安裝限位柱，以確保模具每次在生產(chǎn)時閉合高度的一致性，確保產(chǎn)品穩(wěn)定。模具定期維護保養(yǎng)。模具量產(chǎn)需要在相對導向、相對運動部件的導滑面涂潤滑油。根據(jù)設(shè)計規(guī)劃的易損備件，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，完善易損備件清單，制定最低安全庫存量，以便模具量產(chǎn)維護維修，快速調(diào)整更換。

SLA-Trust模型信任值計算過程利用文獻[3]給出的計算結(jié)論。本文重點闡述模型中關(guān)于對SLA指標進行預測的實現(xiàn)細節(jié)。

沖壓之后的焊接、壓裝工序調(diào)試驗證

在產(chǎn)品沖壓工序完成后，接著焊接，再電泳，最后壓裝球頭銷、前后襯套。經(jīng)過壓脫試驗，壓出力滿足要求。如圖12所示，產(chǎn)品的翻孔未造成球頭銷、前后襯套表面劃傷，且表面接觸均勻。

結(jié)束語

此產(chǎn)品的模具調(diào)試過程比較順利，實際效果與CAE成形模擬分析的結(jié)果基本一致。如圖13所示，模具經(jīng)過小批量的生產(chǎn)驗證，工作過程可靠穩(wěn)定，沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸合格穩(wěn)定，產(chǎn)品壁厚、外觀質(zhì)量滿足要求，該模具已經(jīng)正式投入到批量生產(chǎn)。通過對該產(chǎn)品的沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，參照模具制造、調(diào)試、量產(chǎn)的注意事項，有效解決了超高強度鋼板拉深、成形、修邊沖孔的模具強度弱、產(chǎn)品尺寸要求高、翻邊翻孔質(zhì)量要求高等問題，為后續(xù)超高強鋼的底盤件開發(fā)提供了借鑒。