1制件结构优化减少冲压工序数制件结构对冲压工序数影响较大，制件结构越复杂，需要越多的工序才能实现制件的成形。制件设计前期要从缩减工序方面开展同步工程，优化制件结构。1.1制件合并减少冲压工序数制件数量越多成形工序越多，通过合并优化制件结构，可减少冲压工序。汽车前舱立柱原方案如图1所示，由5个冲压件组成，共需要18道冲压工序成形，各制件冲压成形后还要进行焊接，成形工序多，制造成本高，尺寸稳定性也差。采用制件合并优化的方法，将5个冲压件优化合并为1个冲压件，新方案如图2所示，总冲压工序数降至5道，该方案通过认可并在新车型上进行应用。图1前舱立柱优化前结构图2前舱立柱优化后结构1.2结构优化减少冲压工序数制件结构复杂，如需要采用拉深工艺以满足其成形性要求，拉深工艺需要设计工艺补充区域且制件不一定能一次拉深成形，所以拉深工艺设计的工序一般会按拉深、修边、翻边/整形、冲孔等4个工序进行排布。如能在前期同步工程阶段按落料成形冲压方案优化制件结构，则制件可采用落料、成形、冲孔的工艺成形。图3所示为后防撞杆优化前结构，两端造型不规则，需要采用拉深工艺才能满足成形性要求，制件结构优化后如图4所示，整体截面呈几字形，采用落料、成形、冲孔工艺成形，总工序数较原拉深方案减少1道工序。图3后防撞杆优化前结构图4后防撞杆优化后结构1.3优化冲孔减少冲压工序数对于制件上的孔，按照同一工序内冲完所有孔的原则进行孔位和孔向的检查，制件上的孔分为主体面孔、法兰边孔及侧壁孔。主体面及法兰边上的孔主要是正向冲压，按冲压方向检查冲孔角度不超差即可。侧壁孔需要确保侧冲斜楔不能相互干涉，如图5所示，因不同角度侧冲孔斜楔的长度参数存在差异，为简化检查方法，沿冲孔法向延伸长度L为mm的实体柱，实体柱之间不干涉视为可行，否则需要调整孔向、孔距。图5对向侧冲孔斜楔排布1.4取消翻孔减少冲压工序数有些制件为实现某功能在型面上设计翻孔，需要冲压工程师检查确认翻孔是否增加整体成形工序，如对整体成形工序产生影响，需要设计者取消翻孔或将翻孔改为沉台孔。如前轮罩外板原方案在主型面上设计翻孔作为发动机盖撑杆的安装点，且翻孔角度与主型面存在30°的夹角，为此需要另外增加冲孔、翻孔2道工序实现该功能，由原4道工序增加至6道工序，重新设计后将发动机撑杆的安装点位置移至侧壁，即将翻孔取消后在侧壁增加2个安装孔，优化后制件结构可维持4道工序成形，如图6所示。
图6前轮罩外板
2优化冲压工艺减少工序数制件结构优化后，选用合理的冲压工艺，才能将工序缩减至最优，以下从冲压工艺优化方面介绍如何减少工序数。2.1优化落料工艺减少工序数对于同一个制件结构，选择冲压成形方案不同，工序数也会随之变化。前地板加强板因造型复杂，以往车型一般按照拉深工艺进行设计，需要拉深、修边、整形、冲孔4道工序成形，新车型采用落料、夹料成形、冲孔/整形3道工序进行设计，如图7所示，制件成形性、尺寸精度满足要求，较原方案减少1道工序。
图7前地板加强板成形工艺
2.2成形类工艺减少整形工序当制件材料为低强度普通板，且采用落料/成形工艺时，可先通过CAE仿真软件计算制件回弹状态，如回弹量在±2mm，可考虑取消整形工序，如顶盖前横梁，材料为1.0mm厚的BLC，以往的成形方案为落料、成形、整形、冲孔4道工序。经CAE分析，成形后的最大回弹量为1.8mm，分析回弹偏差可以在成形工序进行整改补正，新方案取消整形工序，如图8所示，减少1道工序。图8顶盖前横梁取消整形工序
2.3非重要功能孔及翻孔在落料工序冲出对于制件上的非重要功能孔，如漏液孔、减轻质量孔等，可在落料工序冲出，避免增加单独冲孔工序。图9所示为中门槛结构，弧形侧壁上有4个孔，如按一般的冲压工序排布，为避免冲孔斜楔干涉，孔1和孔2、孔3和孔4分别占用1道工序。如将漏液孔1~3在落料工序预先冲出，则可减少1道冲孔工序，由于漏液孔是先冲再成形，孔位在侧壁弧面，孔变形无法避免，但仍在制件接受的公差范围。图9中门槛漏液孔分布3工序集成以减少工序数将原需要一道独立工序才能完成的成形集成到前一道工序，通过工序集成减少制造成本，以下从修边翻边一体、侧整形侧冲孔一体、冲孔集成3个方面进行介绍。3.1修边翻边集成与修边整形集成以减少工序数根据制件及成形工艺特征，有些修边与翻边、修边与整形可以集成到同一道工序中，如图10、图11所示，该类工序集成方案适用于普通板、薄板件。前地板制件结构如图12所示，材料为0.6mm厚的BLC，制件较为平坦，两侧有直翻边，以往成形工艺为拉深、修边/冲孔、翻边3道工序，现将修边与翻边集成后，可减少1道工序。图10修边与翻边一体
1.翻边凸模2.工序件3.压料板4.修边翻边镶件5.修边镶件
图11修边与整形一体1.修边整形凸模2.工序件3.压料板4.修边整形镶件
图12前地板翻边区域修边翻边一体3.2侧整形侧冲孔集成以减少工序数有些制件需要先整形后才能在型面上进行冲孔，可考虑将侧整形和侧冲孔合并为一道工序。工作时侧压料板作为侧整形刀块先整形到位，然后侧凸模冲孔，该成形工艺需要核算侧整形的成形力，确保模具有足够空间布置压力源，满足压料力大于侧整形力的要求。座椅框前板侧壁部位有台阶和孔，按以往设计需要先侧整形台阶再冲孔，新方案将冲孔工序集成在侧整形工序，如图13所示，可节省1道冲孔工序。图13座椅框前板侧整形侧冲孔集成3.3冲孔集成减少工序数为满足各种功能需求，车身结构件上的孔存在多样性特殊性，如果仅是为了少数特殊孔就增加冲孔工序，会增加制造成本，可将特殊孔集成到前工序实现，以减少成形工序。对于制件外轮廓附近的孔，如孔法向指向制件内部，为保证冲孔废料排出，冲孔方向需要由内往外冲，可采用倒拉侧冲斜楔冲孔，斜楔驱动块仍设置在制件外，斜楔被驱动工作后拉动凸模由内向外运动实现冲孔，如顶盖尾端梁翻边位置可采用倒拉侧冲斜楔冲孔，如图14所示。对于制件主型面上冲孔角度大的孔，无法采用正方向冲孔时，可考虑采用内置冲孔，如轮罩内板内部安装孔，如图15所示。制件侧壁上的孔可采用过刀块冲孔方案，将冲孔集成在修边工序，如图16所示。图14顶盖尾端梁倒拉侧冲斜楔冲孔图15后轮罩内板内置斜楔冲孔图16地板横梁侧冲孔▍原文作者:李鉴光1唐高中1黄玉森2罗胜康1刘华调2
▍作者单位：1.上汽通用五菱汽车股份有限公司；2.柳州沪信汽车科技有限公司
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