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關鍵字： 汽車覆蓋件；拉延模；三維設計；有限元分析 摘　要： 制定了汽車覆蓋件Rember總的沖壓工藝，并重點分析了拉延成形工藝。用Dynaform進行拉延成形有限元分析，確定了合理的拉延成形工藝。利用UG三維造型及裝配功能對該覆蓋件進行三維拉延模結構設計。該拉延模具經投入生產使用，工作可靠，制件質量符合設計要求。

汽車覆蓋件(簡稱覆蓋件)是指覆蓋汽車發動機、底盤、構成駕駛室

和車身的薄鋼板異形體的表面零件(外覆蓋件)和(內部零件),與一般沖壓件相比較,具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大、表面質量要求高及生產成本高等特點。在覆蓋件的沖壓工藝設計、模具設計和模具制造工藝上，也具有獨自的特點【1】 ，一般需要經過多道工序(如拉延、沖孔修邊、翻邊、整形等)才能完成。在其整個生產中，拉延成形則是一道關鍵的工序，而決定拉延成敗和工件質量的，則是拉延成形的模具。以前采取單件壓制，生產效率、材料利用率和設備利用率均比較低。將拉延工藝作了改進，采用中心對稱一模兩件的方法重新設計和制模，大大提高了設備利用率和生產效率[2]。

1沖壓工藝分析

（1）Rember沖壓工藝Rember

零件的材料為CR340，板料厚度為1mm, 抗拉強度750 Mpa，延伸率16% 。零件的結構外形如圖1所示。該零件的結構復雜，需要經過多道工序才能完成，根據該工件的工藝分析，工藝路線為：落料→拉延→沖孔、修邊→CAM修邊→翻制→沖孔、分離。具體工序圖如圖2所示。

該零件局部成形較多,是沖孔、拉延和翻邊、修邊復合的結果。在拉延過程中，采用一模兩件對稱方式進行拉延，為保證能將拉延件的全部空間形狀一次拉延出來，不應有凸模接觸不到的“死區”，即既要保證凸模能全部進入，盡量使拉延深度差最小，以減小材料流動性和變形分布的不均勻性。工藝補充是拉延工藝不可缺少的部分，但工藝補充部分應盡量減少，以提高材料的利用率。工藝補充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外，還要考慮修邊和翻邊工序的要求。該工件的工藝補充面和垂直修邊線如圖3所示：

（2）拉延仿真結果與成形性分析。

拉延仿真選用的材料與上面相同，板坯尺寸為920mm×200mm,摩擦系數為0.1，壓邊力初定為95kN，沖頭速度5000mm/s，在定義好模具各部分運動和邊界條件后，提交工作到LS-DYNA進行計算。本研究考慮到該覆蓋件的變形特點，選用成形極限圖和厚度變化圖作為評價成形性能主要指標。

等效拉延筋的布置如圖4所示，拉延筋的參數見圖5，仿真結果見圖6所示，從成形極限圖可以看出：板料底部仍有一部分材料的成形效果不理想，壓料邊仍有起皺現象存在，但壓料邊最后要被修邊裁剪掉，故影響不大。板料厚度變化圖如圖7所示，從板料厚度變化圖可以看出：底部圓角某些地方減薄其厚度為0.9814mm，最大變薄量為18.21％，材料減薄不算嚴重；在壓料邊處某些地方板料增厚，其厚度變為1.3132mm，增厚量為9.43％，這屬于正常范圍。

2 拉延模具設計

（1）UG的三維實體建模[3-4]。

通過以上的數值模擬得到的參數，對汽車覆蓋件Rember進行建模，型面設計和模具結構設計。建模時，通過數模及計算所得的沖裁間隙來生成修邊的凸凹模。通過數模上的曲線，利用Curve operation—offset / project，將所需曲線偏置，然后利用From feture -extrude進行拉深，利用數模的型面進行Trim命令，可得到型面。這樣先得到凹模，然后由沖裁間隙，通過大致相同命令，即可得到凸、凹模，如圖8所示。

由于UG具有參數化功能，可以方便修改，同時建議每步最好從Sketch開始做起，這樣符合參數化設計要求，便于方便修改所產生的錯誤。依照上面繪制凸模、凹模的方法，可以繪制出下模座，壓邊圈等三維零件。圖9是在模具的各個零件繪制出的基礎上畫出的覆蓋件拉延模的三維模具裝配圖。

（2）拉延模結構設計^[5-7]。

該拉延模壓邊圈和凹模之間的導向是在壓邊圈和凹模上鑄出凸臺和凹槽，并在上面安裝上導向板，導向間隙為0.3mm。凸模和壓邊圈的導向是用四塊導板導向，導板放置在凸模形狀平滑的部位。由于是在帶液壓墊的油壓機上拉延成形的，凹模固定在活動工作臺下面，凸模固定在下工作臺上，壓邊圈由墊塊頂出。試模時應保證所有成形接合部位接觸面積達80％以上。

模具的工作過程[2]：拉延模結構如圖10所示，采用的是凸模和壓邊圈在下，凹模在上的倒裝結構。工作時，氣墊柱上升，使墊塊頂起壓邊圈上升到一定位置，按固定位置放上下好的料，活動工作臺帶動凹模下行，使凹模和壓邊圈壓緊料件，凹模與壓邊圈一起下行，使料件與凸凹模接觸，加壓成形，保壓，拉延工序完成。

1滑塊；2 M12螺釘；3 壓料圈；4吊耳；5 上模座；6 導向板；7 M24螺釘；8下底板；9限位鍵；10下墊板；11凸模塊；12 下模座；13 氣墊柱；14 墊塊；15 M10螺釘

拉延模采用倒裝結構，這樣有利于壓邊及毛坯在模具上的定位及利于提高拉延件的質量，且出料取件流暢。

制定的汽車覆蓋件Rember的沖壓工藝及設計的該覆蓋件的拉延模具已用于生產實際。圖11即為采用上述所制訂的沖壓工藝以及所設計的拉延模具生產出的汽車覆蓋件Rember產品。

3結束語

(1）在拉延工序中，采用Dynaform進行模擬分析板料成形過程、準確預測成形過程中可能出現的缺陷，這對模具設計有一定的指導作用，減少試模、修模的工作量，降低開發成本，縮短開發周期。

(2）采用CAE與UG三維造型及裝配功能相結合，更加有效快捷地進行模具設計。

(3）所制定的工藝路線，已成功用于生產，并且生產出的覆蓋件的外觀和裝配尺寸都能很好地滿足技術要求，表面無起皺和拉傷。利用該拉延模具經生產，證明模具設計是合理的，且使用可靠。

參考文獻

[1]胡世光，陳鶴崢.板料冷壓成形原理（修訂版）[M].北京：國防工業出版社，1989.

[2]琚書譜.后圍角拉延工藝及模具設計[J].模具技術，1999.4：37~39.

[3]曾向陽，謝國明，王學平．UGNX基礎及應用教程[M]．北京:電子工業出版社，2004．

[4]譚建周, 吳伯杰.應用UGⅡ設計汽車覆蓋件的拉延件[J] 現代制造工程,2002,(1):29～30.

[5]Ahmetoglu M A,AltanT,KinzelGl.Improvement of part quality in stamping by cintrolling blank-holder force and pressure[J].Journal of Materials Proce -ssing Technolog -y,1992,33(1-2):195-214.

[6]Siegert K,Ziegler M,Wagner S.Closed loop control of the friction force deep drawing process [J]，journal of Materials Processing Technology,1997, 71(1)：126－133.

[7]Obermeyer E J,Majlessi S A.A review of recent advances in the application of blank-holder force towards improving the forming limits of sheet metal parts[J].Journal of Materials Processing Technology,1998,75(1-3);222-234.