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图1所示零件数学模型为汽车左右后纵梁前段，料厚1.5mm，材料为加磷高强度冷连轧钢板B250P1，结构件用材料，有利于部件减薄，适用于对抗凹陷性能要求较高的零件，外形尺寸为328mm×156mm×269mm。根据经验分析，此零件的造型不利于零件的最终成形，大拐角的Z型处成形时易开裂、起皱，又因为材料强度高、难成形，且修边线形状不利于后期修边模修边刀块结构的设计和布置，该零件的冲压工艺性差，必须经过形状调整才能成形。良好的冲压工艺性应保证成形零件质量稳定、工序数目少、材料消耗小、模具结构简单、操作安全和方便等。
在保证零件使用要求的前提下，经CAE软件AutoForm模拟分析，对零件的形状、尺寸、精度要求进行合理的修改。制件改进前CAE分析结果如图2所示，F处开裂严重、G处起皱严重且经过增加吸皱筋厚度后，G处起皱问题仍不能完全消除，H、I、J处的起皱、开裂经后工序模具整形优化可消除，根据冲压成形经验和软件分析结果，零件造型的局部修改如下。根据经验，图1中A、B、C、D、E处的工艺缺口增加了修边模设计制造的难度，其中E处的修边线最为复杂、制造困难，需提请工程变更申请书（engineering change request，ECR）更改零件边界线，更改后的零件形状如图3所示，将A、B、C、D、E处工艺缺口补齐，减小修边的难度，局部加宽修边法兰面（加宽3~13mm），便于布置修边刀块，使零件E处更改后达到修边目的。
根据软件分析结果，图2中F、J处开裂严重是因为R圆角太小，不利于拉深时材料的流动成形，需提请ECR，加大局部零件R圆角。图3所示b处零件圆角由R8.5mm更改为R30mm，c、h处零件圆角由R11mm更改为R20mm，d处角部球化SR25mm，经分析零件改进后有利于拉深成形，最终解决开裂问题。根据软件分析结果，零件成形时，在拐角部位易产生起皱，如图2中G、H、I处所示，且后期难以通过钳工调试解决，影响零件成形质量，必须在前期将起皱问题减到最小状态。图2中G处过渡剧烈（90°），CAE软件分析零件拐角处起皱明显，需提请ECR，增加如图3所示的j处长90mm、宽30mm、深7mm的渐变吸皱筋，优化成形起皱问题，而由于零件k处ϕ10mm的孔距离吸皱筋太近，为便于模具结构的布置，需提请ECR，孔位向端头移动10mm。
根据经验，图3中f处ϕ14mm的圆孔距离成形R角过近，后工序整形时孔位有变形风险，因此需提请ECR，将此孔向零件中心位置移动7mm。
为保证零件成形质量将图3中e处的圆孔凸台R圆角半径R6.5mm更改为R10mm，以减小材料流动阻力，降低零件开裂的风险。
由于零件造型的特点，存在2处近90°的结构成形（外90°易开裂、内90°易起皱叠料），拉深成形时一般要考虑：①零件能够顺利成形并充分拉深以保证零件的刚度；②工艺补充部分尽量少，以提高材料利用率；③拉深是实现零件的第一道工序，要考虑拉深工序完成后能顺利实现切边、翻边、冲孔等后序工作。结合以上3点并考虑零件是梁类制件，要控制零件的起皱、回弹和扭曲才能满足装车使用要求，所以拉深时的冲压角度要有利于起皱、回弹和扭曲的控制。零件为左右对称件，采用左右对称的双拉深成形，既有利于模具成形零件时的压力机平衡，又有利于提高生产效率。零件成形工艺方案：拉深→粗修边→精修边、冲孔→整形、侧整形，如图5所示。
（a）拉深 （b）粗修边
（c）精修边、冲孔 （d）整形、侧整形
图5 工艺方案排布 拉深工序压边力为800kN，拉深力为2500kN，四周由定位板定位，由于加磷高强度冷连轧钢板B250P1的特性和零件的成形性能，将拉深工艺零件的侧壁拔模角向外放大15°（后工序通过整形消除放大角度），以便于零件一次拉深成形。
粗修边工序以零件形状定位，对零件周圈进行修边，在该工序上完成修边（粗修），但局部由于修边角度太小，难以一次修边完成，待后续精修完成。
精修边、冲孔工序以零件形状定位，冲压方向沿拉深方向旋转50°，调整修边角度以实现粗修边工序未完成的修边以及精修零件四周，同时零件所有的孔在该工序冲压完成。
整形、侧整形工序以零件形状一端的边线定位，冲压方向沿拉深方向旋转20°，将拉深工序侧壁放大的15°拔模角整形到位，同时实现法兰面的整形。
由于该零件相对较小，为节约压力机资源，模具结构采用左右件共模的双槽模具结构，即以1模2件的方式进行生产，为便于回弹、扭曲的调整，在整形、侧整形工序使用侧整形斜楔。
单动拉深模结构，模具外形尺寸：2090mm×1620mm×850mm。凸模采用MoCr铸铁、局部表面淬火，热处理硬度50HRC以上，凸模结构如图6所示。压边圈受拉深力部位采用材质锻件Cr12MoV镶件，整体淬火后热处理硬度58~62HRC，特别注意的是镶件分缝处必须采用斜拼方式，拼缝方向与材料流动方向角度θ≥10°，压边圈如图7所示。
图7 压边圈
图8 凹模
凹模采用材质锻件Cr12MoV镶件，整体淬火热处理硬度58~62HRC，淬火硬度高、耐磨性能好，镶件拼缝必须采用斜拼方式，拼缝方向与材料流动方向角度θ≥10°，如图8所示。粗修边模具结构外形尺寸：1930mm×900mm×850mm。
精修边、冲孔模结构外形尺寸：1940mm×1110mm×900mm。上、下模修边刀块和废料刀块都采用锻件Cr12MoV镶件，整体淬火热处理硬度58~62HRC，数控仿形加工，淬火硬度高、耐磨损。
图9 整形、侧整形模结构
1.下模座 2.上模座 3.斜楔驱动块 4.侧整形斜楔 5.压料芯 6.侧整形斜楔 7.斜楔驱动块 8.侧向力导滑块 9.凸模 10.侧向力导滑块整形、侧整形模结构如图9所示，模具外形尺寸：2290mm×1450mm×850mm。上、下模侧镶件、侧驱动器采用HT300；整形镶件（整形凸模）采用锻件Cr12MoV，整体淬火热处理硬度58~62HRC，数控仿形加工，淬火硬度高、耐磨损。工作过程：下模座1固定在压力机工作台上，上模座2固定在压力机滑块上，斜楔驱动块3和7、凸模9、侧向力导滑块8和10固定在下模座1上，侧整形斜楔4和6、压料芯5固定在上模座2上。零件放置于凸模9上，压力机滑块带动上模座2、侧整形斜楔4和6、压料芯5一起下行，当上、下模闭合时压料芯5与凸模9压紧零件，侧整形斜楔4和6分别在斜楔驱动块3和7、侧向力导滑块10和8的共同作用下向中间水平移动，同时压紧凸模9的两侧实现侧整形。
模具结构采用侧整形斜楔的侧整形结构，模具结构复杂，但便于后期实际零件回弹补偿调整，钳工调试简便易操作，使最终零件的成形容易达到使用要求。模具制造完成后，在压力机上对其进行动态精度试冲验证，通过试冲的工序件鉴别冲模制造的质量，并发现问题消除制造缺陷。模具的调整很难一次成功，需要反复进行试冲，周期长、机床使用时间和材料消耗大，因此必须集中技术力量解决调整中出现的问题。
图10 拉深工序件
图11 增加吸皱造型
拉深模在冲压设备上试压，工序件如图10所示，起皱严重甚至叠料，零件还存在成形多料问题，为弥补横向吸皱筋的缺陷，在零件立面中增加4个吸皱的造型，如图11所示，可以有效缓解零件的起皱。模具经反复装机研合调试，最终调试的零件局部压伤、R角不顺畅、起皱问题基本消除。经过最终的零件局部结构更改和模具调试研合，实际生产的零件达到设计要求，零件合格率达到95%。▍原文作者：彭文会 ▍作者单位：山东御捷马新能源汽车制造有限公司
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