浅谈汽车结构件级进模的料带优化设计

摘 要：以汽車前纵梁加强板作为例子，对级进模冲压过程进行模仿，这样可以对生产过程中出现的传送带变形和产品出现的不足情况进行有效的预测，同时还可以对料带进行优化升级。通过实践验证了这个方法具有一定的优势，所得的结论在对调试模具时候提供了一定的根据，这样可以减少模具开发的周期，使模具成本得到减少，使使用寿命延长。

关键词：级进模;传送带变形;优化设计

汽车钣金件冲压在一般情况下会采取多工序的模具才可以有效的完成，所以在进行制造的过程中，需要有多套模具和多台压力机共同来完成。使用级进模进行冲压生产可有效解决问题，级进模具有生产效率高、周期短、使用的工人员少，可以更好的进行自动化批量生产等优势。传统的毛坯估计和料带形状的设计只能根据工程师的经验来进行工作，对于较为复杂的零件很难进行估计，所以就会造成模具报废、产品定位出现错误等情况，因此要对级进模的工序冲压特点进行分析，对料带进行优化升级，这样才可以有效保证汽车结构件的质量。

1 汽车前纵梁加强板级进模工艺

零件的毛坯展开和料带的排样式设计是多工位级进模的重中之重，同时也是模具设计的核心环节。科学合理的排样和合适的搭边值可以有效地减少成本，同时可有效保障产品的质量和使用的寿命，让使用性能可以更好的被使用。一般情况下，对毛坯展开方式是使用传统经验计算的公式法和仿真分析法，有的时候还会将这两个方法有效的结合。零件中部的凸包造型在进行冲压的时候，材料会出现变形的情况，用常用的方式对毛坯展开无法进行准确的尺寸计算，只能得到一个大致的尺寸。级进模的工艺设计也是料带的排样设计。对前纵梁加强板进行冲压工作需要对毛坯形状的落料凸包的小翻边等进行设计，同时还需要充分的考虑到模具受力的情况，要使其具有一定的平衡性。级进膜会将所有的工序集中在一个模具中，每一个工序是模具的一个工位。为了更好的保障料带可以准确的进入级进模内，钢卷要先通过开卷机、校直器才能进入级进模中，之后再传递到其他的工位上。料带可以冲压，也可以提供零件毛坯，还有将零件从一个工位上传递到另一个工位上的作用。一般的料带有毛坯、工件以及传送带等，加强板的毛坯中会有两个工艺孔，这样可以有效的避免成型中间凸包造型发现破裂的情况。传送带可以连接两个相邻的工位，桥可以将传送带和零件进行有效的连接，而定位孔可以保障料带准确的进入每一个工位，步距是指两个相邻工位之间存在的距离，也就是料带每一次需要前进的距离。

2 级进冲压仿真及料带优化

在对其进行新型冲压和仿真的时候，也存在着一定的难度，第一，毛坯的形状不能进行很好的估测，缺少一定的准确性，如果没有对毛坯形状进行准确的评估，就会在实际的冲压和仿真过程中产生的结果中存在一定的不合理性，同时也会造成调研工作量大的情况。第二，对料带中桥的变形情况，不能进行很好的预估，没有对桥的尺寸进行合理设计时，就会因为桥的强度过大而出现难以变形的情况，导致传送带产生明显的变形，没有办法很好的保证要带在传送过程中具有一定的准确性。另外，当桥的强度较小时，冲压过程中求就会发生断裂，这样就没有办法进行后续的工作。由于以前的仿真模拟时间很少，考虑到桥的变形，这样就会使仿真模拟的结果缺少一定的价值。

2.1 级进冲压仿真

在级进模工艺确定好之后，需要按照现有的毛坯形状和桥的设计，对前纵梁加强板进行级进模全工序的冲压仿真研究。从研究的结果可以看出，毛坯中间有两个工艺口出现开裂的情况，这样可以为凸包的成型提供一定的材料，使凸包具有一定的成形性。在整个零件的形成过程中，没有出现开裂或者起皱的情况，所以说明这个加强板的成型性较好。从桥和传送带的变形结果可以看出，造成传送带变形是因为桥的刚性太大，导致桥不容易出现变形的情况，为了更好的解决这个问题，需要对桥的形状与尺寸进行重新的设计预测。要对毛坯的形状进行极限冲压仿真，当工件的边界与产品的边界线在凸包处出现的误差较大的话，会造成工件不合格，同时，还会影响加工，使级进模的前三个工位的模具出现报废的情况，这样就会使成本出现增加，造成严重的损失。首先要对级进模料带进行优化升级，这样可以更好的处理问题。

2.2 料带优化

从仿真的结果可以看出，料带的桥和毛坯形状尺寸存在不合理的情况，就会造成工件不合格，所以要对料带进行优化升级，对这两部分进行有效的解决。桥是料带中与毛坯的连接部分，所以在进行充压的时候会出现变形，但是不会出现断裂的情况，同时，还需要保障传送带不要发生变形。由于桥的最终形状没有被确定，这就需要对最终的目标边界进行手动的调整。请求与毛坯形状进行优化，可以组成新的料带，建议将优化升级的料带进行模拟冲压仿真，然后从结果中得出产品有没有出现开裂和起皱的情况，加强板的成型性较好。不但要对成型性进行关注，还要对冲压成型后优化后的料带、桥以及传送带的变形情况进行重点观察，这样可有效地减少误差，使后续的工作顺利的完成。新料带的桥发生变形，传送带与初始位置大致相同，这样就达到了对料带优化升级的目的，同时也保证了料带的定位准确性，更好的进行工作。从仿真的结果中也可以看出，在级进模冲压过程中，优化后的料带可以实际给时料的定位具有一定的准确性，有效的解决了产品边界的公差需求。前纵梁加强板使用优化过的料带进行级进模设计，通过对模具进行有效的制造和调试，以及从仿真的结果可以看出，产品的边界复合公差的要求，同时，与仿真预测的结果大致相同。

3 结束语

对级进模料带进行优化升级，可以提高级进模的设计水平，同时，只有对毛坯的形状和桥的结构设计进行改善工作，才可以使料带进行优化。在进行优化的时候，可以采用比例因子法，使其具有一定的准确性和可行性。

参考文献：

[1]卢亚军.汽车结构件级进模智能化结构设计系统研究与开发[D].华中科技大学，2016.

[2]聂昕，成艾国，申丹凤.汽车结构件级进模的料带优化设计[J].中国机械工程，2016，22（06）：723-728.

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