摘要：多工位冲压生产是汽车零部件批量生产的一项重要技术。本文通过对汽车行李箱地板生产的研究，提出了一种生产效率高、综合成本低的行李箱地板的多工位生产方式。结合行李箱地板产品特点，采用浅拉延工艺，并对其整体生产工艺、模具结构和生产传输进行了规划。实际应用表明，此生产模式最大程度地保证了生产稳定性，提高了材料利用率和有效冲程，为多工位冲压工艺结构设计提供了参考。
关键词：行李箱地板多工位冲压
浅拉延
材料利用率
中图分类号：TG385.2
文献标识码：B
DOI ：10.19710/Jki.1003-8817.20180050
汽车行李箱地板多工位生产研究
刘斌
张新龙
李晶影
邰伟彬
（中国第一汽车集团有限公司奔腾事业本部，长春130012）
作者简介：刘斌（1990—），男，助理工程师，大学本科，主要研究方向为多工位冲压模具生产工艺与制造调试。
1前言
目前，国内汽车备胎尺寸趋向于半尺寸备胎，
汽车行李箱地板零件的深度尺寸变小，便于多工位成型。而在平台化趋势下，多车型共用使地板零件生产数量达到一定的峰值，为多工位生产提供了数量的保证。多工位生产提高了生产效率和质量，减少了库存积压量，提高了零件物流周转速度。本文通过对多工位行李箱地板的生产研究，提出了一种质量高、效率高、成本低的行李箱地板的多工位生产方式，为多工位汽车地板类零件生产提供参考。
2产品介绍
图1所示为某车型行李箱地板示意图。该零
件原材料为St07Z-60/60，料厚t =0.65mm ，上偏差
为0.04mm ，下偏差为-0.06mm ，延伸率δ≥43%，材料屈服强度σa 为120~180MPa ，抗拉强度σb ≥270MPa 。零件形状平缓，孔数较少，后围处存在翻边，成型深度为160mm ，翻边高度为20mm 。前段部分有用于加强的凸包筋。
图1
汽车行李箱地板零件示意
（b ）俯视图和左视图（a ）
主视图
3CAE 成型性分析
因为行李箱地板拉延深度浅，法兰面相对平
缓，作为压料面时不影响拉延进料，起皱程度可以接受，所以采用浅拉延工艺。两端增加开放式拉延槛，
以减少工艺补充，直接拉延出产品形状，产品上的凸包主要靠胀型成型。浅拉延工艺具有拉延深度浅、拉延工序容易成型、调试容易、工艺补充少、材料利用率高等优点；但也因制件在整形过程中较不稳定，容易产生短边或开裂等问题。经对工艺参数调整后，CAE 分析表明可以达到成型要求，如图2所示。
4
工艺分析
汽车行李箱4.1
工序
根据产品特性，冲压工艺主要分为拉延、修边
冲孔、修边冲孔翻边3个工序。拉延工序：采用浅拉延，前、后两端开放式拉延槛，左、右两端开放式
拉延台阶；修边冲孔工序：翻边区域全修，四周修边间隔布置，并冲基准孔和定位孔；修边冲孔翻边工序：周边全修，后围处翻边，冲剩余孔。图3为工艺分布图。
4.2材料利用率
行李箱地板浅拉延工艺的材料利用率比深拉
延高，因为深拉延需设置拉延筋控制起皱状态，板料收料线需在拉延筋以外，而浅拉延的拉延深
度均匀，不需布置拉延筋，所以深拉延四周方向尺寸比浅拉延大很多[1]。图4为深拉延和浅拉延行李箱地板工序件的修边对比。经分析，此零件料片采用尺寸为1030mm×935mm 的方料，其材料利用率为：4.71kg （零件质量）/4.91kg （板料质量)×100%=96%，材料利用率在以往车型中最高，如图5所示。
图2
CAE 成型性分析结果
（a ）到底前10mm
（b ）板料流入情况
（c ）减薄率分析
（d ）拉延到底
（e ）成型极限图FLD
（f ）
板料起皱趋势
图3
工艺分布图
（a ）拉延工序
（b ）修边冲孔工序
（c ）修边冲孔翻边工序P R E S S
F E
E D
P R E S S
F E
E D
修边
冲孔
冲孔
修边
修边
P R E S S
F E
E D
冲孔
翻边修边
修边
修边
图4
工序件修边对比
（a ）深拉延
（b ）
浅拉延
5
结构分析
5.1
OP10拉延工序（双凸模）
根据对产品形状的分析，选用单动拉延方式，
并采用双凸模的结构，以法兰边为压料面。传感器布置在模具对角位置；托起块布置在凸模上，采用3-1式布置，大凸模布置3个托起块，小凸模布置1个托起块，托起块对应的上模应有弹性压料销；上模设排气孔，导腿布置在上模。OP10模具结构如图6所示。
5.2OP20空工位支架（带夹钳存放功能）多工位采用空工位支架的目的为：a .增加工位数，减少传输步距，提升节拍；b .作为一种转角装置，便于零件改变冲压角度；c .用于存放该零件所用夹钳；d .作为精确对中定位的装置。
本文中的行李箱地板只提供a 项和c 项功能，
空工位支架设计时可以只在特征支撑面处布置镶块，在镶块上焊接工序件，这样既能保证零件符型又可减轻空工位质量，空工位结构如图7所示。
5.3OP30修边冲孔工序（带零件标识压印）多工位修边要考虑废料的排放和夹件，尽量
分开布置。不修边位置可铣空开，用于夹钳夹
件。零件标识压印块布置在下模，以便于装卸。为防止废料飞溅，相应修边处增加废料挡板，传感器布置在规整的平面处，并且对角布置，尽量接近修边处，以便于尽早发现堵废料。OP30模具结构
如图8所示。
5.4
OP40修边冲孔翻边工序
多工位托起方式包括无托起、氮气缸托起和
气缸托起，此工序采用氮气缸托起，可以在高节拍时快速反应。采用氮气缸托起时，传感器器必须设计到托起块上，并且设有限位。托起高度优选
图5各车型行李箱地板材料利用率对比
120100806040200
利用率/%
A
B
C D
E
96%
78%
82%
85%
77%
车型
图6
OP10模具结构示意
（a ）拉延工具体
（b ）模具结构凹模
凸模
压边圈
双凸模进料侧
传感器
托起块
压边圈
下模座
出料侧传感器
图7
空工位结构示例
（b ）实体图（a ）设计图
上序件型面
支撑面镶块
夹钳存放装置
夹钳
图8OP30模具结构示意
零件标识
零件传感器
修边镶块
废料挡板
50mm 。为了防止翻边后包件，设置了翻边退料器。OP40模具结构如图9所示。
6零件传输
多工位零件传输要求传输高度必须一致，各
序托起高度尽量低，以保证托起稳定性。因此行李箱地板传输时，OP10拉延工序采用气缸托起，托起行程为50mm （保证夹钳进入不干涉），拉伸垫需要采用到底延迟向上方式，保证夹件后再上升；OP20空工位保证定位准确；OP30修边冲孔工序不托起，利用未修边处空开进行夹件；OP40修边冲孔翻边工序采用氮气缸托起，托起行程为50mm ，如
图10所示。
7
现场调试
7.1
零件质量
现场调试出件后，利用网格试验进行零件分
析，结果如图11所示。由图11可看出，零件无破裂风险，安全裕度约为10%，最大减薄率为20%，存在左、右变形不对称，与前期模拟分析结果基本一致。因着率研配的差异，左右走料不一致，可以进一步研配着，并不影响制件质量。
7.2尺寸稳定性
现场调试中，随着连续节拍的变化尺寸会发生
相应的波动，此行李箱地板尺寸较为稳定，对数据进行稳定性分析后，尺寸单点数据波动小于0.5mm ，尺寸稳定性高，如图12所示。
7.3连续节拍与有效冲程
行李箱地板零件所用的设备为3500T 多工位
压机，连续节拍范围为4~25次，4工位模具允许的最大连续节拍为20次/min 。现场自动化调试中，行李箱地板采用的连续节拍为20次/min ，有效冲程平均可达到14.1次/min ，如图13所示。该零件生产停机主要为换模停机、设备停机，模具停机较少，在多工位生产中属冲程较高零件。
8结束语
多工位生产是汽车产业飞速发展快速响应的
新型工艺手段，此技术已成为车身冲压件快速制
图9OP40模具结构示意
托起块
托起限位块
零件传感器
翻边退料器
图10行李箱地板生产传输示意
托起行程：50mm （气缸）拉伸垫行程：110mm
空工位
未修边处空开不托起
托起行程：50mm （氮气缸）
图11
网格试验结果
（d ）应变分析结果（c ）减薄率分析（右侧网格）
（b ）减薄率分析（左侧网格）
（a ）
试验件
图12
合格率统计结果
测量时间
20
17
/9
/15
20
17/9/222017/9/292017/10/62017/10/132017/10/202017/10/272017/11/172017/11/32017/11/242017/12/1
105
1009590
合格率/%
98.30%
99.20%
98.30%
97.20%
99.20%98.56%
97.20%
96.10%
98.30%100%
99.20%
100%2017/11/10（下转第37页）
否良好。
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造的保证。多工位生产可以大大提高车身工艺装备产品的质量，缩短工期，降低成本。多工位模具
以其高效节能的特点，在国内外的模具行业中被大量使用。本文通过对多工位行李箱地板生产的研究，提供了多工位地板平台件生产的多种模式，
保证了生产稳定性，提高了材料利用率和有效冲程，为多工位冲压工艺结构设计提供了参考。
参考文献：
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图13生产数量和有效冲程
测量时间
20
17
/9
/15
20
17/9/222017/9/292017/10/62017/10/132017/10/202017/10/272017/11/172017/11/32017/11/102017/11/24
1614121086420
冲程/次·m i n -1
14.35
14.59
14.34
14.84
14.72
13.3312.38
9.90
14.2814.03
10.66有效冲程
生产数量488
497
496
502
976
800
792
990
1002
1813
1445
（上接第33页）
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