图小曲率背门内板不同步压料成形工装结构图
-下模座-凸模-托芯气顶杆接柱4-托芯5-下压边圈气顶杆接柱6-下压边圈7-上模本体8-氮气弹簧9-上压边圈0-凹模
技术方案由于制件产品拉延深度和成形形状复杂，同时要保证产品拉延充分，故设置了凹模和凸模为主拉延区；凹模固定于上模本体上，凸模固定于下模座上，主成形区外设置了上压边圈和下压边圈，上压边圈由氮气弹簧提供恒定的压力；下模凸模中间设置的托料芯和下压边圈在压力机气顶杆作用下同时工作，随着压机的进一步工作，板件在上压边圈、下压边圈和托芯共同作用下，在凸模和凹模接触后完成拉延过程。在冲压过程中，有别于传统拉延模具，板料在凹模刚性压料面和压边圈接触后与凹模和凸模拉延，仅有凹模压料面和压边圈压料，板料在凹模里面拉延成形不受控。此结构在压力机工作过程中，上压边圈和上模本体及凸模一同下行，上压边圈在氮气弹簧恒定的压力下将板料和下压边圈压紧，气顶杆顶出力将下压边圈和托芯顶起，托芯和凹模在模具进一步合模过程中，板料开始逐渐在凹模和托芯之间接触并逐步压实。在继续拉延成形过程中，除上述板料压实外，板料在凹模和凸模的作用下充分拉延，在拉延过程中，板料在上压边圈和下压边圈间流动，保证了板料拉延充分成形，同时解决了复杂形状内覆盖件小曲率铝合金产品的拉延成形开裂和起皱并存的冲压工艺难题，如图～图4所示。图凸模结构
图内外压边圈结构
图4凹模结构
综上所述，小曲率背门内板不同步压边圈拉延成形工装在一道工序中实现了多次拉延成形，解决了小曲率复杂铝合金内覆盖件拉延成形不充分、起皱开裂的问题，节省了为解决此类问题增加工序而导致的模具开发费用，提高了企业设计制造水平，同时给汽车主机厂减少了生产成本，带来了良好的经济效益。产品模拟图和拉延成形板件如图5、图6所示。图5小曲率背门内板产品(图中蓝色为最终产品)
图6拉延成形板件
以铝合金为代表的轻量化材料在车身复杂覆盖件冲压成形过程中，常出现成形不足、成形困难的问题，模具调试难度大，给模具开发、制造，甚至批量生产带来巨大挑战。针对铝合金小曲率背门内板成形困难的问题提出解决方案，缩短模具调试时间：⑴设计不同步压边圈拉延模具，在板料拉延过程中，通过上压边圈和下压边圈的共同作用，板料流动期间保证拉延充分成形；⑵根据制件拉延深度起伏大和曲率小的特点，在冲压过程的不同时段成形，既解决平坦部位的充分拉延成形，又能保证小曲率深拉延区域不发生开裂和产品起皱的缺陷。以下是铝合金板模具设计规范，供参考.汽车铝合金制件材质参数：制件简图制件代号制件名称材质料厚(mm)XKUA发动机罩外板Ac70PX.XKUA发动机罩内板Ec0da.0.材料性能材料牌号抗拉强度（Rm）屈服强度（Rp0.）A80（%）Au（%）n（-0%）r（-0%）Ac70PXMPaMPa5.8.40.60.EcodaMPaMPa5.50...工艺设计技术要求.工艺排布推荐的工序排布方案：修边工序排布尽量分段修边，在满足滑废料要求下，废料刀尽量少，可能的话做到无废料刀。.拉延工艺设计.拔模角度由于铝成型技术和铝合金材料的特殊性，拔模角度a一般基本为：0度，材料利用率相关处为：5度，成形困难困难位置拔模角度为:5度。注：拔模角在0°以下时会出现切粉的问题，要避免,若出现0度以下拔模角时，一定要跟专家进行协商。超出位置做特殊标注。.凹模圆角凹模圆角R0以上，凸模圆角R5以上，具体情况要结合CAE分析结果行设置。.拉延筋设计一般情况下拉延筋基本为：宽6mm，深度最大6mm。由于拉延筋的约束力小，靠筋管理比较困难，有必要靠压料面管理，因此，拉延筋内侧管理面宽度为距离R角终点0mm。第一道筋与第二道筋之间确保有5mm的平面。观察外部厂家设计情况，铝板拉延模具使用类型A（梯形筋）的情况比较多。.4拉延工艺回弹补偿设计弯曲性能方面，因铝板的弹性模量较小，在同样的弯曲半径下，铝板的回弹角是钢板的-倍，具体补偿值要结合分析结果进行判定。注：由于铝板回弹严重不好控制，建议修边模具初期不制作，采用激光切割。压得拉延件后，进行拉延符型，再进行加工。.5面品问题注意事项铝板比钢板发生面品的量更大，铝板发生的面品大约是钢板的倍。4.修边工艺设计4.修边角度：铝板制造厂家提供的铝板修边角度与碎屑和毛刺高度关系图如下，图形显示在修边角度5-5度之间为最佳修边角度，此时冲裁间隙为t*5%。（日本专家推荐：钝角修边时，钝角5度为最合适角度，工艺补充尽量设置成钝角5度俢边，最大不超过0°；锐角修边时，修边角度一般控制在5°以下。）4.冲孔角度：4.废料刀布置由于铝板冲裁极易产生碎屑，所以在工艺设计时尽量分段修边，在满足废料滑落的要求下，废料刀尽量少，可能的话做到无废料刀，以减少废料刀处修边碎屑的产生。4.4冲孔工序布置由于铝板冲裁极易产生碎屑，所以工艺设计时要尽量将冲孔工序排在最后工序完成，减少冲孔的料渣掉入模具型腔的几率。5.翻边包边工艺设计5.翻边包边圆角包边前的90度翻边，圆角越大，包边质量越好，如图示R90（内圆角）：铝板包边开裂问题要比冲压过程中出现的开裂情况多；减小在冲压过程中的塑性变形，增加包边半径；包边区域的塑性变形应该小于4%。如下图：以Ac70PX，mm铝板为例，板材包边性能与预应变及时效时间关系如下图：6.CAE分析6.CAE分析设置摩擦系数设置铝板表面带油摩擦系数一般设置为0.，若表面不带油可设置为0.56.CAE分析结果判定6..开裂判定依据一般铝板CAE分析变薄率≤6%，翻边半径区域变薄率＜%，最大不能超过4%。包边圆角半径区域变薄率＜0%，最大不能超过4%。6..成型性判定6..起皱判定依据铝板起皱判定与钢板类似，surfacedefectheight压料面起皱高度；6..4主次应变判定标准6.后期精算利用PAM或DYNAFORM进行精算6.4回弹分析通过调整弯角半径和拉力调整回弹。铝合金回弹比钢大，但回弹控制很难用仿真分析得出，需要数次实验和校对。对于机盖外板主应变和次应变应小于%，以减少回弹风险。依据软模调试的经验相应的修改冲压模具。通过模具的回弹补偿来解决回弹。下图为铝板50mm高度回弹角度与压边力的曲线关系：7.模具结构设计7.拉延模具7..定位板设计原则合理布置定位板位置和定位板与板料的间隙，避免因上下模定位处压料面空开，影响走料，导致开裂，应布置在材料流动较少或不流动的位置。7..弹顶销设计原则铝板较轻，易带件，但由于铝板对异物的反应太敏感，拉延设计时在废料区域上模预留弹顶销位置，不加工、不备件，待试模时发设计失败单，原因为技术研发。7..排气孔设计原则排气孔直径6mm，间距00mm，要设计铜管和防尘盖板，防止异物进入型腔内部。7..4模具材料拉延一般使用GGG70L，形状简单或浅拉深时可用GS60(ICD5)。7..5模具表面处理外板件模具：镀硬铬是在各种基体表面镀一层较厚的铬镀层，它的厚度一般在0μm以上，利用铬的特性提高零件的硬度、耐磨、耐温和耐蚀等性能。内板件模具：内板件有时要进行等离子渗氮和激光热处理，以提高表面硬度。7.修边模具7..冲裁间隙由于铝板较脆，当修边刀块刃入料厚的0~0%的时候，板材就会被切断。切断的截面如下图所示：切断面突起的部位（毛刺）会与上刀块接触，发生二次剪切。若间隙过小，毛刺会比较严重，要过大，修边处板料塌陷会比较严重。冲裁间隙一般按此公式选用：SK=(0-5)%SSK:凸凹模间隙S:料厚7..修边刀块切入深度修边刀块在冲压方向上持续接触板料的切断面，刀块就会带上切断碎屑，碎屑不断堆积，会对刃口产生影响，也会掉入模具里面。所以修边刃入量刀块切入凸模深度a为-mm。7..修边刀块与压料芯间隙b＜0.5mm避免上模刀块向上运动时，向上拉起制件，造成制件变形。注：压料芯在背空位置设计排气孔并使用防尘塞做好防尘措施，防止因排气不畅和异物掉入导致制件面品问题。7..4修边刀块过于锋利的刃口和过高的刃口立面高度，更容易产生二次剪切，会使碎屑产生更多，所以上模修边刀块不建议用锋利的刃口，刃口倒R0.mm左右的圆角；冲孔凹模刃口和修边凸模直边部尽量短，修边凸模直线部分长度mm；上下模修边刀块做0.5度的斜面，可减少碎屑。7..5冲孔结构防止铝板冲切产生的碎屑附着在冲孔凸凹模上，造成冲头和凹模套的拉毛，铝板冲孔的凸模和凹模要选用带涂层的型号。7..6模具材料修边刀块上模：.79（SKD）/.8（HRC58-6）下模：.6(SKD)/.（ICD5铸）（HRC58-60）刀块进行激光或感应硬化处理，需要的话上模刀块做TiN,TiC涂覆处理，模座和压料芯HT00。7..7废料滑落铝板比钢板轻，滑料角度比钢板大(5-0)°，最小5°,可用滤油网板做滑板。7.翻整模设计7..翻边圆角内圆角最小为料厚的倍（最小为mm）。整形刀块间隙立壁00%料厚法兰面70%-80%料厚。7..翻边刀块翻边刀块端头R。R角越大回弹越大，R角越小，翘曲越大。回弹补偿量需要补偿钢板的-倍。7..压料面凸模符型面：外板00mm，内板80mm压芯符型面：外板80mm，内板60mm7..模具材料翻边刀块：上模：.79（SKD）/.8（HRC56-60）下模：.6(SKD)/.（ICD5铸）（HRC55-60）模座和压料芯：HT00翻边时易产生铝屑，会造成点伤、压痕，建议镶块抛光镀硬铬，需要的话上模刀块做TiN,TiC涂覆处理8.模具结构其他特殊要求8.传感器拉延模具使用投入检测开关与钢板一致，后序结构设计采用特殊型号传感器，全金属传感器型号：Bi0U-M0-AD4X-H48.压料芯平衡块由于铝板材质软，一旦压芯发生压伤，想要解决很困难，所以考虑到平衡性，要设置4块压芯平衡块。（后序都设置）9.模具调试注意事项9.模具表面光洁度检查模具表面光洁度，型面需要用号砂纸进行打磨，提高光洁度。9.改善拉延条件若调试板件开裂，需在板材和模具表面涂油或者垫PE膜、调整料片形状、压边力大小、拉延筋圆角9.修边刃入量依据实际碎屑情况，在碎屑较多的部位减小刃口直边高度，最小mm（结构设计为最大mm）。9.4翻边碎屑问题在翻边易产生碎屑的位置贴PE膜，进行冲压可改善碎屑问题，调试完毕后对翻边刀块进行抛光镀铬处理，提高硬度和光洁度。9.5修边制件变形调试过程中检查制件修边的边缘是否出现变形，若出现变形首先考虑减小压料芯与修边刀块间隙。（结构设计最大间隙0.5mm）汽车人专业群：汽车主机厂及一级供应商高质量技术交流群，宗旨：学习交流，信息分享，加下方小编
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