1 零件套冲工艺分析
1.1 零件结构特点
某车型，其前罩内板平面轮廓尺寸是1672mm×1165mm，前罩外板平面轮廓尺寸为1675mm×1168mm，前罩锁销加强件平面轮廓尺寸为802mm×205mm，零件结构如图1所示，前罩内板挡风玻璃侧分块线存在一个深度为206mm的“半月形”缺口，前罩锁销加强件结构较为平坦且简单，仅仅两侧有焊接搭接边支架点，中部有少量焊接膨胀胶点位，工艺相对简单，尺寸精度要求不高 。
1.2 冲压方向确定
冲压方向的确定在通常情况下是依照行业通用的设计原则来进行的，这款车型着重关注以下这4个要点：其一，零件通过自动化机械手放置时，与线尾传输皮带的接触姿态是需要考量的，要尽可能地防止出现点接触的情况；其二，前罩内、外板通过机械手送料时的高度要尽可能保持一致；其三，整车的前罩总成打开之后，前罩内板呈现出的冲孔毛刺不能向外露出（毛刺朝着车体内侧），并且毛刺的方向不能对胶条等的装配造成影响；其四，冲压的工序数量，各个工序当中冲孔、切边、翻边以及扣合角度，还有结构布置的空间等。综合了以上这些因素之后确定的冲压方向如图2所示。
1.3 合模方式确定
模具常规合模方式包含一机双模、一模双件、左右合模等，鉴于生产线压力机台面尺寸是5000mm×2500mm，前罩零件尺寸偏大，模具外形尺寸要小于压力机台面尺寸，因考虑成本因素，采用一模双件合模方式，前罩内、外板运用2张坯料制造，如图3所示。
1.4 套冲工艺分析
套冲工艺，能够有效地提升材料的利用率，它得以实现的关键之处，在于同造型、零件以及冲压车间这些部门进行协同分析，这需要在零件开始开发的初期阶段就着手展开策划，并且重点要考虑的是以下这些因素。
（1）套冲的零件，其所用材料的料厚是一样的，牌号也相同，都是180YD这种材料，该材料的料厚为0.6mm 。
（2）套冲之时，零件最好选取为同类型的零件，在此基础上，建议于内板件之间，或者是在外板件之间进行套冲操作，。
（3）套冲零件相互之间的尺寸有着镶嵌性，前罩锁销加强件处在宽度方面的尺寸应当比在前罩内板靠近挡风玻璃一侧的“半月形”尺寸要小，这样便能够把小件儿镶嵌于前罩内板的“半月形”当中。前罩锁销加强件于宽度方向上的零件尺寸是205mm，前罩内板靠近挡风玻璃部分的尺寸是206mm，所以进而把此小件镶嵌于前罩内板靠近挡风玻璃的位置。
（4）前罩锁销加强件的结构处在相对简单的状态，其成形性是能够达成的状态，工序布置是可以实现的情形，并且精度方面的要求处于不高的程度，在此状况下，废料比较轻易能够排出，这种情况不会致使整体工序出现增加的现象。
（5）前罩锁销加强件，通过自动化机械手传输，其放件情形满足自动化设备需求，当中设置了2个自动化吸盘，还设有1个模具感应器。
（6）零件数据与样件交付计划达成一致，与此同时，发布模具设计数据、铸造数据以及加工数据，样件交付的时间和数量保持一致。借由以上这些措施，最终达成了套冲工艺，套冲工艺方案呈现于图4处。
1.5 冲压工艺方案设计
冲压工艺方案共4道工序，各工序内容如下。
OP10用于拉深，前罩外板翻边的区域，采用摊平之后拉深，部分环节进行过拉深处理，前罩内板扣合法兰边的区域，采用适度摊平之后的拉深工艺，前罩锁销加强件支撑的位置，摊平之后拉深，其余区域直接拉深到位。
（2）OP20工序，有切边，还有冲孔，接着是侧切边，最后是整形：对于前罩外板，在这一工序里，主要是切边，以及侧切边，还要冲工艺定位孔，并且是冲工艺定位孔；对于前罩内板，在该工序当中，主要是切边，还有冲孔，到了铰链面区域，要进行局部整形，并且是局部整形；对于前罩锁销加强件，在这一工序主要是切边，还要冲孔，并且是冲孔。
（3）OP30工序包含切边，还有冲孔，以及侧切边，并且有翻边，另外有翻孔：前罩外板在这个工序达成切边，还有侧切边，以及翻边；前罩内板在这个工序主要是切边，还有冲孔，以及翻孔；前罩锁销加强件在这个工序主要开展切边，还有冲孔，。
（4）OP40工序包含切边、侧翻边、整形以及翻边：对于前罩外板而言，此工序主要进行的操作是翻边、侧翻边以及切边；而前罩内板和前罩锁销加强件在这个工序主要开展的工作是整形。
1.6 有限元模拟分析
1.6.1 有限元分析边界条件
依据有限元理论，运用AutoForm软件，针对前罩内板、外板套冲方案展开数值仿真分析，边界条件的设置如同表1所呈现的那样。
1.6.2 前罩内板与前罩锁销加强件成形过程
冲的成形过程，以及材料流入量，在前罩内板和前罩锁销加强件套那里，如图5所示，整个成形过程，没有异常现象，材料流入量最大是50.14mm。冲成形性以及变薄率，在前罩内板和前罩锁销加强件套那里，如图6所示，2个零件整体成形状况良好，没有开裂，零件型面没有起皱，零件变薄率在2.8%到13.9%之间，这表明零件变形充分。
1.6.3 前罩外板成形过程
图7展示了前罩外板成形时段和物质添加入量状况，整个塑造进程没出现异常情形，物质添加入量最大数值是13.16mm。图8呈现出前罩外板CAE剖析成果，整体塑造效果不错，不存在裂开情况，部件形面没产生褶皱，部件变薄比率在5.3%之上，主应变在0.034以上程度，次应变大于0.015，这表明部件变形较为充足。
2 1模2件套冲工艺优点及问题点
2.1 1模2件套冲工艺优点
前罩锁销加强件运用套冲方案之前，其原工装分摊、材料、生产及人工、物流等费用，合算下来每辆车约7.3元，在套冲方案实施以后，该“半月形”缺损零件靠前罩内板冲压来完成，使得该车型每辆车成本节省了7.3元，整车成本得以降低。
（2）使材料利用率得到提高，在前罩内板套冲方案实施之后，前罩内板以及前罩锁销加强件的综合材料利用率获得提升，提升幅度大约为2.19%，也就是从前期的51.78%提升到了53.97%。
（3）提升生产效率，从而降低制造成本。选用 1 模 2 件套冲工艺之后，模具整线冲次数由以往的 2 个降至 1 个，这能够切实减少在排产时换模的频次。模具数量从原本的 8 副减少到了 4 副，能够减少单压力机 4 个冲次。以按照年产 10 万件去计算，那么 1 年的时间可以减少单压力机 40 万冲次，最终节省了制造成本。
（4）模具总的质量出现减轻的情况。前罩内板与外板合模后进行生产，模具数量从8副减少到了4副，相较于原来的8副单件模具，质量减轻了大约2.29×104kg，若模具价格按照35元/kg来计算，那么能够节省成本约80.15万元。
2.2 1模2件套冲工艺问题点
2.2.1 前罩锁销加强件局部精度和稳定性问题
在那前罩锁销加强件顶部型面的区域当中，有着焊接膨胀胶挤胶点检测点25至35（可查看图9），其公差的要求是正负0.5毫米，而实际情况呢，是处于负1.08至负0.4毫米的范围，经过仔细排查，主要原因在于材料薄厚不均、强度欠缺、自动化机械手放置零件以及线尾皮带传输发生了变形。原本是计划要进行精度提升的，然而在设计的初期，该区域的匹配关系被认为不重要，仅仅做了挤焊接膨胀胶的处理，在跟焊接、零件、尺寸工程相关的工程师进行对接之后，评估得出该区域对于装车没有影响，所以就没有进行整改 。前罩锁销加强件，不能在冲压自动化生产线线尾自动装箱，从冲压线尾皮带传输到人工装箱后，4个焊接点支撑，也就是检测点4、7、16、19，出现了变形问题，致使零件尺寸波动，该位置批次间稳定性，即processperformanceindex，PPK要达到≥1.33的比例，然而实际无法达到60%，最终通过把公差放大到±1.0mm才达成了该要求。
2.2.2 生产压力机压力要求高
前罩外板理论上进行CAE分析时，拉深压边力的需求达到2000kN，在一模双件设计的情况下，两个零件的拉深行程以及压边力需要保持一致，所以在调试以及生产时，压力机设备的下模液压垫压力需求达到4000kN，这对压力机设备的要求比较高，一般的压力机设备无法满足，因而对生产基地设备的选择会存在一定限度。
2.2.3 试制和小批量投产初期库存数量不一致问题
因前罩内板、外线板以及前罩锁销加强件是通过合模套冲来进行生产的，在整车处于试制以及小批量生产的初期阶段时，模具并未完全调试到合适状态，前罩外板作为外板件，容易出现凹凸伤、压伤等外观的缺陷现象，经过返修后仍会存在一定程度的报废情形，然而前罩内板、前罩锁销加强件作为内板件，报废的数量较少，经过多轮试制或者批次生产之后会致使内、外板库存数量出现不一致的问题，所以需要留意排产的方式以及库存零件防锈的问题。
2.2.4 尺寸匹配问题
在进行套冲工艺选择之际，为了能够让材料利用率实现最大化的提升，前罩锁销加强件宽度方向的坯料展开尺寸应当小于前罩内板挡风玻璃一侧的“半月形”宽度尺寸，并且不增加前罩内板不进行套冲时的坯料尺寸。然而，该前罩内板原本的坯料尺寸增加了大约50mm，却并未达成材料利用率最大提升的效果，仅仅增加了2.19%，后续的研究可以予以关注。
3 实物结果
利用实际生产加以验证，前罩内板，前罩外板，前罩锁销加强件的拉深件成形十分充分，不存在开裂、起皱等情况，情况展示于图10，外观质量达成小批量投产目标要求。模具全工序研配完成后，试制的前罩外板合格率为85%，前罩内板合格率为86.1%，前罩锁销加强件合格率为83.3%。成形的零件实物呈现于图11 。
▍原文作者：黄旭东， 赵凌云， 沈 燕， 汪福佳， 贾信朝
▍作者单位：重庆长安汽车股份有限公司
