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10.16638/jki.1671-7988.2018.12.041
王劲松，俞亚昕
（陕西重型汽车有限公司车身厂，陕西 西安 710200）
摘 要：在车型的全生命周期中，针对部分生产频次较低的局部零件的变更，通过Autoform 仿真模拟后对现有模具进行改进，是较优的解决办法。文章通过对某车型顶窗框的改进，展示了该方法在工艺改进上的优异之处。 关键词：Autoform ；工艺改进；CAE 分析
中图分类号：U466 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)12-116-03
The application of Autoform to the Stamping Technology Developent
Wang Jinsong, Yu Yaxin
( Shaanxi heavy duty automobile co. ltd Shaanxi Xi ’an 710200 )
Abstract: In the full life cycle of a models, improve the dies through the simulation with Autoform is the best solution for the part which doesn ’t produce a lot.This paper shows the excellence of this solution with an example. Keywords: Autoform; Technology Development; CAE Analysis
CLC NO.: U466 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)12-116-03
前言
在车型的全生命制造过程中，常出现零件局部变更的情况，对于小众状态，重新开发模具会导致生产成本过高，通过钣金改制等方法又存在生产效率过低等问题，所以在现有模具上进行改进，是较优的处理方法。而涉及工艺性分析的，使用Autoform 薄板冲压成型仿真方法是较为通用的方法之一，其具有操作简便、分析状态可靠等特点，能较好的提高工程方案的可靠性，有效的缩短方案制定周期。
在本次顶窗框的工艺优化中，我们将使用此软件对工艺设计过程进行辅助，对现有模具在产品新状态的工艺改进方法进行介绍。
1 实施方案介绍
1.1 某车型顶窗框冲压生产工艺介绍
某车型驾驶室顶窗框根据用户需求可细分为有顶窗和无
顶窗两种状态。相应零件顶窗框选用分别为标准顶窗框（带
天窗）和平顶顶窗框（无天窗）两种状态。其中平顶顶窗框是由标准顶窗框成品改制而来。
标准顶窗框冲压工艺，如图1：
图1
平顶顶窗框生产工艺，是在标准顶窗框的基础上，增加钣金改制工艺，具体为沿下图红线处，对多余部分进行切割。
如图2：
作者简介：王劲松，就职于陕西重型汽车有限公司车身厂。
王劲松 等：Autoform 在某车型顶窗框的冲压工艺优化的应用
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图2
1.2 在原产品工序上进行更改可实施性分析
如上文所述，原方案采用标准顶窗框进行改制，在钣金使用等离子切割的手段，对翻边处进行尺寸变更。若按一般设计思路，需要在标准顶窗框的原工序基础上，增加修边工序，使钣金等离子切割尺寸在冲压工序修边工序得到实现。
但原工艺设计时，因为顶窗框拉延深度过大，其采取的是两次拉延的工艺方法实现较大的拉延深度，在OP30中部修边沿拉延圆角进行工序加工，OP40进行翻边，OP30即使进行修边线的调整，如图3所示，
也无法满足等离子切割尺寸（等离子切割处＞20mm ）。如果在此工序上进行变更，需进行铸造模具的制作，在成本上也较难让人接受。
图3
1.3 粗修、拉延的方案分析及确认
对制件的装配使用情况进行确认，再根据其所使用的具体要求，确认工艺方案，是较为合理的方案分析方法。
我们对此制件在装焊、总装的使用情况，进行了确认，如图4。
图4
经过确认，在其与高顶不同的翻边部分，其使用的有效孔位非常的少，仅有在OP80序的4-Ȼ7.5孔，如上图所示，用于总装的内饰顶衬的装配使用，而其减少的边的高度方向上，仍有10-15mm 的空间，此制件在顶部的装配要求，并不严格，鉴于此，我们尝试使用落料、拉延的思路，来对此制件进行工艺性分析，用于确认，采用粗修的方法，是否能完成拉延过程，且尺寸在±5mm 内，能否得到相应的质量保证。 1.4 AUTOFORM 模拟工艺分析
我们通过AUTOFORM 软件的落料、拉延模块，对此制件进行模拟工艺分析。
工艺参数的设定，我们尽量模拟当前的工况，用以确保模拟分析结果与现场实际结果的一致性。
在拉延工序的工步设计上，我们根据实际工作情况，设计了重力（gravity ）、闭合（closing ）、拉延（drawing ）、破料（cutting ）、拉延（drawing ）5个工步完成相关模拟工作。
参数设计上，我们根据实际情况，采用了450千牛的压边力，在闭合后2mm ，进行两端头的切断，落料线及切断线如图5所示。
图5
通过我们对中部冲孔线的返算修正、模拟，得到了理想的冲孔线形状，确保了冲压拉延成形性及拉延后尺寸，坯料落料后形状如图6：
图6
下面我们从模拟的局部来进行制件成形性分析，图示7及图8分别为模拟拉延前与拉延成型后的状态。
图
7
图8
制件成型危险点，即制件圆角处，状态较好，未出现红开裂区域，表示此制件的成形性能满足冲压生产需求。
从制件尺寸来看，我们可以对其修边线进行调整，以确保翻边后尺寸符合产品使用需求。经过我们对于修边线的反复调整，确定了拉延后余下22mm ，此状态满足产品设计尺寸。
图9
理论设计完成后，我们安排了对坯料的激光切割，用于
汽车实用技术
118 对模拟情况进行确认，切割及拉延试制情况如图9。
用于激光切割的坯料，其切割线与工艺模拟分析切割线保持一致，并安排进行生产加工。生产加工的情况，与AUTOFORM 的模拟分析结果基本一致。
重型汽车得到此结论后，我们根据其装配使用需求，考虑到后期大批量生产时，可能出现的定位未按要求进行放置等问题，用等离子对切割线进行微调，增加产品加工时的质量安全裕度，加工过程如图10。
图10
在工艺设计完成后，我们将原工艺加工流程，改为了新的工艺加工流程，采用落料、拉延.......代替原钣金等离子切割，具体过程如图11。
图11
2 平顶顶窗框模具设计及制作
完成工艺设计后，我们按所设计的新的工艺流程，增加一序落料工序。因为是平板落料工序，我们采用低成本的钢板模完成本工序的加工内容，为了进一步降低成本，我们使
用了原冲压车间废旧钢板模模座进行了改制加工，使其发挥新的作用。
钢板模结构采用最基本的下凸、上凹的形式，上模使用压料芯，导柱导正，下模使用退料板，模具设计图及实物图12所示。
图12
因为此工艺设计方法无内圈精修的工序内容，所以在落料工序采用四周定位的方式进行定位作业，虽然
对于手工生产线来说，效率会受到较少的损失，但是在本工序，确保定位的准确性，使拉延工序能顺利进行，是更为关键的控制要素。
3 结束语
本文通过平顶顶窗框的冲压工艺的优化全过程，对已开发制件的改制方法上进行了摸索，可根据实际使用需求，结合CAE 分析方法，可快速、有效的完成工艺设计工作，能有效的降低产品实现成本，对产品局部变更，特别是涉及工艺性分析的项目，效果显著。
参考文献
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