应用领域

汽车覆盖件成形工艺及其装备

关键领域

1. 统计过往量产车型16个自制覆盖件的造型特征，确定各覆盖件的典型特征，对实现该造型特征的冲压成形工艺方案进行梳理，制定车身覆盖件工序集成模型校验评审规范，形成系统的技术K/H知识平台。利用标准化的知识平台，对自制覆盖件实施冲压可行性审查和成形性分析，使各冲压件的结构设计逐步趋向于工序集成化，将原有的四工序成形工艺削减为三工序成形工艺，原有的三工序成形工艺削减为两工序成形工艺。
2. 对于无法实现冲压模具工序集成的造型特征，如二次拉延、多向负角翻边等产品仕样，利用闭环反馈的同步工程分析手段，实现多目标优化。在满足整车布局的前提下，对车身覆盖件进行仕样变更提案，使其朝着更有利于冲压工序集成的方向展开产品设计，并及时利用CAE仿真系统进行成形性和尺寸精度数值模拟验证，保证工序集成后的车身覆盖件冲压成形性和尺寸精度的稳定可靠。
3. 针对过往难度较大的四工序覆盖件以及难度较低的三工序覆盖件全部进行工序集成，即将前翼子板、顶盖外板、左侧围外板、右侧围外板、前门内板、后门内板、尾门内板进行三工序化，将前地板、后地板进行两工序化。在工序集成过程中并行实施浅拉延、一次成形、修翻同步、嵌套冲压、整体式修边等工艺方案，以实现工序内容的高度集成化。
4. 结合车身覆盖件工序集成后的成形性数值模拟结果，在满足所规划的工序数的前提下展开各覆盖件冲压方向设定和可行性校核。首先确定拉延序（OP10）冲压方向，然后再确定后工序冲压方向。在设定拉延序冲压方向时，尽可能使覆盖件所有特征造型能够一次拉深成型，保证拉深开始时凸模与板料接触面积最大，成型深度均匀一致，从而减少后工序翻边、整形量，实现工序集成。在设定后工序冲压方向时，考虑不同工序内容的同序化。如在设定修边序（OP20）冲压方向时，考虑修边与冲孔复合、修边与整形复合、整形与冲孔复合，在设定翻边序（OP30）冲压方向时，考虑翻边与冲孔复合、翻边与整形复合，同时，对于同一部位的多个成形内容，在设定该部位工作角度时，尽量按照一个工作角度可实现多个工作内容的原则来设计，保证复合的工序内容能够顺利在同一工序完成冲压。
5. 梳理过往量产车型车身覆盖件造型特征，对车身覆盖件的冲压工艺特点及典型截面进行系统的数据收集和经验总结，在此基础啊上编纂《车身覆盖件集成化冲压工艺设计手册》，作为车身覆盖件工序集成工艺设计用的指导性文件。以知识工具代替个人经验，以大数据驱动标准化来展开各覆盖件的工序排布和模面设计。
6. 针对侧围外板、翼子板、顶盖等这些成形难度大、冲压模具运动时序复杂、疲劳强度要求高的覆盖件，我公司开发了一系列的新型特殊斜楔机构，从而有效地解决了冲压工艺复合后所带来的模具结构臃肿、斜楔运动干涉、强度不足等问题。
7. 借助FEM仿真软件对工序集成后的冲压模具结构展开静态和动态疲劳强度解析和拓扑优化，对于强度不足部位进行补足加强。
8. 结合压机SPM及干涉轨迹对工序集成后的冲压模具各运动部件动作时序、运行时间进行优化设计，保证工序集成后的模具运动满足压机SPM设定和自动化搬送需求。
9. 在实现冲压模具工序集成的同时，对侧围外板、前地板、后侧围内板等零件运用浅拉延成形工艺，以提高材料利用率，进一步降低零件制造成本。
10. 为了保证工序集成技术在车型全生命周期内的可行性，建立了贯穿新车型开发全过程的循环仿真工作机制，各阶段分析结果都会向前及向后反馈。通过全流程的循环仿真，冲压模具工序集成后品质和耐久性均能满足使用要求。

技术指标

为了削减车身覆盖件冲压模具工序数量，国内诸多学者对翼子板、侧围外板等高难度车身覆盖件的产品设计、冲压工艺设计以及模具结构设计进行了深入的研究。湖南大学谢晖等基于正交试验法对翼子板产品结构进行优化，使其满足四工序化工艺方案。安徽省江淮汽车股份有限公司技术中心陈世涛等利用旋转斜楔机构实现了翼子板冲压模具的四工序化。东风汽车公司技术中心蔡浩华等提出逆向补偿法实现了修边与冲孔的工艺复合，将翼子板冲压模具从五工序减少至四工序。安徽江淮福臻车体装备有限公司赵丹等通过CAE分析简化产品结构，解决了翼子板冲压模具四工序化结构干涉的问题。奇瑞商用车（安徽）有限公司余敏等通过运用连冲带翻机构，实现了侧围外板冲压模具四工序化的降本方案。东风汽车股份有限公司张润乐等利用双向运动斜楔，将侧围外板冲压模具从六工序缩短至五工序。安徽江淮福臻车体装备有限公司党其鹏等开发出一种侧翻边双驱动滑车斜楔机构，实现了侧围外板冲压模具的四工序化。
然而，由于未能进一步对冲压工艺进行复合，上述翼子板、侧围外板等高难度车身覆盖件的冲压模具均止步于四工序。通过调查可知，目前国内汽车行业，仅东风本田具备基于三工序化或两工序化的冲压模具工序集成技术，并完成了多车型工业化应用。
现阶段冲压模具工序集成技术已完成对A0级、A级、A+级轿车以及SUV车型的应用覆盖，后续需要扩大工序集成技术应用范围，使所有车型车身覆盖件冲压模具均能实现三工序化。未来新工厂规划时，实施小型化生产线战略，冲压车间仅导入3台压机，从而减少压机、机器人投资以及场地建设费用。

东风本田汽车有限公司成果