基于減少工序數(shù)的汽車沖模技術(shù)研究及應(yīng)用

0 引 言

近年來(lái)隨著汽車銷量增速放緩及原材料價(jià)格上漲，國(guó)內(nèi)乘用車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，如何控制整車制造成本及提高車型競(jìng)爭(zhēng)力是各大汽車制造商聚焦的難題。某新車型整車白車身的沖模投資費(fèi)用達(dá)1.6億元，其中外覆蓋件模具投資費(fèi)用為1億元，結(jié)構(gòu)件模具投資費(fèi)用為6 000萬(wàn)元

，縮減模具投資費(fèi)用是降低整車開(kāi)發(fā)成本、提升整車競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

(3)從增長(zhǎng)的可持續(xù)性看，政府主導(dǎo)的輸入型增長(zhǎng)不能持續(xù)促進(jìn)SR增長(zhǎng)，相反，市場(chǎng)主導(dǎo)的內(nèi)生型增長(zhǎng)能持續(xù)促進(jìn)SR增長(zhǎng)。

通過(guò)合理選用模具零件材料、標(biāo)準(zhǔn)件、模具零件筋厚系數(shù)、左右合模、減少成形工序等方法，可以降低模具開(kāi)發(fā)成本

。對(duì)于外覆蓋件，蔣磊等

研究了基于制件質(zhì)量特性的沖模工序集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)多種工序集成機(jī)構(gòu)，將側(cè)圍外板、前翼子板、頂蓋外板、前門內(nèi)板、后門內(nèi)板沖模工序數(shù)減少至3工序，節(jié)省了模具投資費(fèi)用。車身結(jié)構(gòu)件中大型尺寸的零件數(shù)量約150個(gè)，外資汽車制造商平均成形工序數(shù)為3.3，而國(guó)內(nèi)汽車制造商平均工序數(shù)大于該數(shù)值，因此減少工序數(shù)達(dá)到降低制造成本的目的空間巨大?，F(xiàn)從前期制件結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化、工序集成3個(gè)方面，介紹減少車身結(jié)構(gòu)件沖壓工序數(shù)的方法，并在開(kāi)發(fā)的新車型上進(jìn)行應(yīng)用。

1 制件結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少?zèng)_壓工序數(shù)

制件結(jié)構(gòu)對(duì)沖壓工序數(shù)影響較大，制件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，需要越多的工序才能實(shí)現(xiàn)制件的成形。制件設(shè)計(jì)前期要從縮減工序方面開(kāi)展同步工程，優(yōu)化制件結(jié)構(gòu)。

設(shè)備運(yùn)行流程也得到優(yōu)化，從“加藥處理、油氣分離、功能處理、大罐回收、連續(xù)外輸”五級(jí)處理流程精簡(jiǎn)為“油水分離、大罐收液脫水、間歇外輸”三級(jí)處理流程，優(yōu)化后的原油無(wú)水外輸不僅降低了下游站點(diǎn)的處理負(fù)荷，而且實(shí)現(xiàn)節(jié)電降本。

針對(duì)剛?cè)肼毜淖o(hù)理人員，對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)是非常重要的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，護(hù)理人員在護(hù)校學(xué)習(xí)的內(nèi)容與臨床實(shí)踐有著本質(zhì)上的區(qū)別，通過(guò)對(duì)護(hù)理人員入職后培訓(xùn)，能夠使護(hù)理人員的護(hù)理技能得到提升[3]。而傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式，主要以培訓(xùn)老師講解為主，護(hù)理人員的接受程度并不高，因此，培訓(xùn)效果并不理想，從而導(dǎo)致護(hù)理人員在臨床護(hù)理工作中并不能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，使患者的護(hù)理滿意度、基本操作知識(shí)、健康宣教等方面均得不到較好的保證，也不利于我國(guó)護(hù)患關(guān)系的發(fā)展[4-6]。

對(duì)于制件上的孔，按照同一工序內(nèi)沖完所有孔的原則進(jìn)行孔位和孔向的檢查，制件上的孔分為主體面孔、法蘭邊孔及側(cè)壁孔。主體面及法蘭邊上的孔主要是正向沖壓，按沖壓方向檢查沖孔角度不超差即可。側(cè)壁孔需要確保側(cè)沖斜楔不能相互干涉，如圖5所示，因不同角度側(cè)沖孔斜楔的長(zhǎng)度參數(shù)存在差異，為簡(jiǎn)化檢查方法，沿沖孔法向延伸長(zhǎng)度

為280 mm的實(shí)體柱，實(shí)體柱之間不干涉視為可行，否則需要調(diào)整孔向、孔距。

1.1 制件合并減少?zèng)_壓工序數(shù)

有些制件為實(shí)現(xiàn)某功能在型面上設(shè)計(jì)翻孔，需要沖壓工程師檢查確認(rèn)翻孔是否增加整體成形工序，如對(duì)整體成形工序產(chǎn)生影響，需要設(shè)計(jì)者取消翻孔或?qū)⒎赘臑槌僚_(tái)孔。如前輪罩外板原方案在主型面上設(shè)計(jì)翻孔作為發(fā)動(dòng)機(jī)蓋撐桿的安裝點(diǎn)，且翻孔角度與主型面存在30°的夾角，為此需要另外增加沖孔、翻孔2道工序?qū)崿F(xiàn)該功能，由原4道工序增加至6道工序，重新設(shè)計(jì)后將發(fā)動(dòng)機(jī)撐桿的安裝點(diǎn)位置移至側(cè)壁，即將翻孔取消后在側(cè)壁增加2個(gè)安裝孔，優(yōu)化后制件結(jié)構(gòu)可維持4道工序成形，如圖6所示。

1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少?zèng)_壓工序數(shù)

對(duì)于制件上的非重要功能孔，如漏液孔、減輕質(zhì)量孔等，可在落料工序沖出，避免增加單獨(dú)沖孔工序。圖9所示為中門檻結(jié)構(gòu)，弧形側(cè)壁上有4個(gè)孔，如按一般的沖壓工序排布，為避免沖孔斜楔干涉，孔1和孔2、孔3和孔4分別占用1道工序。如將漏液孔1～3在落料工序預(yù)先沖出，則可減少1道沖孔工序，由于漏液孔是先沖再成形，孔位在側(cè)壁弧面，孔變形無(wú)法避免，但仍在制件接受的公差范圍。

1.3 優(yōu)化沖孔減少?zèng)_壓工序數(shù)

1.2.5 避免選擇下肢靜脈穿刺。在術(shù)中注意保護(hù)血管,為避免反復(fù)穿刺,可以在術(shù)前選擇留置針,穿刺時(shí)盡量縮短扎止血帶的時(shí)間,減輕對(duì)局部和遠(yuǎn)端血管的損害下肢血栓發(fā)生率是上肢的3倍,應(yīng)該盡量選擇上肢靜脈穿刺,避免下肢靜脈內(nèi)膜再損傷加速DVT形成;輸液過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行無(wú)菌操作,避免感染,減少微粒進(jìn)入靜脈形成微血栓的概率。并且交由經(jīng)驗(yàn)較為豐富的護(hù)理人員對(duì)患者進(jìn)行穿刺,提高一次成功率。

制件結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，選用合理的沖壓工藝，才能將工序縮減至最優(yōu)，以下從沖壓工藝優(yōu)化方面介紹如何減少工序數(shù)。

1.4 取消翻孔減少?zèng)_壓工序數(shù)

制件數(shù)量越多成形工序越多，通過(guò)合并優(yōu)化制件結(jié)構(gòu)，可減少?zèng)_壓工序。汽車前艙立柱原方案如圖1所示，由5個(gè)沖壓件組成，共需要18道沖壓工序成形，各制件沖壓成形后還要進(jìn)行焊接，成形工序多，制造成本高，尺寸穩(wěn)定性也差。采用制件合并優(yōu)化的方法，將5個(gè)沖壓件優(yōu)化合并為1個(gè)沖壓件，新方案如圖2所示，總沖壓工序數(shù)降至5道，該方案通過(guò)認(rèn)可并在新車型上進(jìn)行應(yīng)用。

2 優(yōu)化沖壓工藝減少工序數(shù)

區(qū)內(nèi)陰雨天氣易導(dǎo)致授粉受精不良、著果率低等，因而需配置3個(gè)以上花粉量大且自花授粉的品種，以相互授粉提高產(chǎn)量和品質(zhì)。同時(shí)，應(yīng)以中國(guó)櫻桃黑珍珠為主導(dǎo)，按照早、中、晚熟品種的適度配比，逐步引進(jìn)一些早熟中國(guó)櫻桃優(yōu)新品種如早大果、早艷、紅妃及春露[4-6]等，晚熟中國(guó)櫻桃優(yōu)新品種如黑甜一號(hào)、新引一號(hào)、雜交6號(hào)、巴丹早紅及春雷[7-8]等，以延長(zhǎng)采摘時(shí)間，進(jìn)一步優(yōu)化品種的種植結(jié)構(gòu)，豐富市場(chǎng)品種供應(yīng)。

2.1 優(yōu)化落料工藝減少工序數(shù)

當(dāng)制件材料為低強(qiáng)度普通板，且采用落料/成形工藝時(shí)，可先通過(guò)CAE仿真軟件計(jì)算制件回彈狀態(tài)，如回彈量在±2 mm，可考慮取消整形工序，如頂蓋前橫梁，材料為1.0 mm厚的BLC，以往的成形方案為落料、成形、整形、沖孔4道工序。經(jīng)CAE分析，成形后的最大回彈量為1.8 mm，分析回彈偏差可以在成形工序進(jìn)行整改補(bǔ)正，新方案取消整形工序，如圖8所示，減少1道工序。

2.2 成形類工藝減少整形工序

對(duì)于同一個(gè)制件結(jié)構(gòu)，選擇沖壓成形方案不同，工序數(shù)也會(huì)隨之變化。前地板加強(qiáng)板因造型復(fù)雜，以往車型一般按照拉深工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要拉深、修邊、整形、沖孔4道工序成形，新車型采用落料、夾料成形、沖孔/整形3道工序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖7所示，制件成形性、尺寸精度滿足要求，較原方案減少1道工序。

2.3 非重要功能孔及翻孔在落料工序沖出

制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如需要采用拉深工藝以滿足其成形性要求，拉深工藝需要設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充區(qū)域且制件不一定能一次拉深成形，所以拉深工藝設(shè)計(jì)的工序一般會(huì)按拉深、修邊、翻邊/整形、沖孔等4個(gè)工序進(jìn)行排布。如能在前期同步工程階段按落料成形沖壓方案優(yōu)化制件結(jié)構(gòu)，則制件可采用落料、成形、沖孔的工藝成形。圖3所示為后防撞桿優(yōu)化前結(jié)構(gòu)，兩端造型不規(guī)則，需要采用拉深工藝才能滿足成形性要求，制件結(jié)構(gòu)優(yōu)化后如圖4所示，整體截面呈幾字形，采用落料、成形、沖孔工藝成形，總工序數(shù)較原拉深方案減少1道工序。

3 工序集成以減少工序數(shù)

將原需要一道獨(dú)立工序才能完成的成形集成到前一道工序，通過(guò)工序集成減少制造成本，以下從修邊翻邊一體、側(cè)整形側(cè)沖孔一體、沖孔集成3個(gè)方面進(jìn)行介紹。

3.1 修邊翻邊集成與修邊整形集成以減少工序數(shù)

根據(jù)制件及成形工藝特征，有些修邊與翻邊、修邊與整形可以集成到同一道工序中，如圖10、圖11所示，該類工序集成方案適用于普通板、薄板件。前地板制件結(jié)構(gòu)如圖12所示，材料為0.6 mm厚的BLC，制件較為平坦，兩側(cè)有直翻邊，以往成形工藝為拉深、修邊/沖孔、翻邊3道工序，現(xiàn)將修邊與翻邊集成后，可減少1道工序。

3.2 側(cè)整形側(cè)沖孔集成以減少工序數(shù)

有些制件需要先整形后才能在型面上進(jìn)行沖孔，可考慮將側(cè)整形和側(cè)沖孔合并為一道工序。工作時(shí)側(cè)壓料板作為側(cè)整形刀塊先整形到位，然后側(cè)凸模沖孔，該成形工藝需要核算側(cè)整形的成形力，確保模具有足夠空間布置壓力源，滿足壓料力大于側(cè)整形力的要求。座椅框前板側(cè)壁部位有臺(tái)階和孔，按以往設(shè)計(jì)需要先側(cè)整形臺(tái)階再?zèng)_孔，新方案將沖孔工序集成在側(cè)整形工序，如圖13所示，可節(jié)省1道沖孔工序。

3.3 沖孔集成減少工序數(shù)

為滿足各種功能需求，車身結(jié)構(gòu)件上的孔存在多樣性特殊性，如果僅是為了少數(shù)特殊孔就增加沖孔工序，會(huì)增加制造成本，可將特殊孔集成到前工序?qū)崿F(xiàn)，以減少成形工序。對(duì)于制件外輪廓附近的孔，如孔法向指向制件內(nèi)部，為保證沖孔廢料排出，沖孔方向需要由內(nèi)往外沖，可采用倒拉側(cè)沖斜楔沖孔，斜楔驅(qū)動(dòng)塊仍設(shè)置在制件外，斜楔被驅(qū)動(dòng)工作后拉動(dòng)凸模由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沖孔，如頂蓋尾端梁翻邊位置可采用倒拉側(cè)沖斜楔沖孔，如圖14所示。對(duì)于制件主型面上沖孔角度大的孔，無(wú)法采用正方向沖孔時(shí)，可考慮采用內(nèi)置沖孔，如輪罩內(nèi)板內(nèi)部安裝孔，如圖15所示。制件側(cè)壁上的孔可采用過(guò)刀塊沖孔方案，將沖孔集成在修邊工序，如圖16所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

在確保不降低沖壓件品質(zhì)的前提下，基于上述減少工序數(shù)的方法，某車型車身結(jié)構(gòu)件沖壓平均工序數(shù)降至3.6，總節(jié)省工序數(shù)75道，預(yù)計(jì)減少模具投資費(fèi)用達(dá)600萬(wàn)元，對(duì)降低整車開(kāi)發(fā)成本，提升車型競(jìng)爭(zhēng)力具有重要作用。車身結(jié)構(gòu)件數(shù)量多，在制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖壓工藝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段，通過(guò)開(kāi)展減少?zèng)_壓工序數(shù)工作，可降低制造成本。

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