王国峰，杨瑞猛，孙华生，孟宇轩，缴 平，王礼昌

（浙江吉利汽车集团制造工程（ME）中心，浙江 宁波 315336）

0 引言

随着汽车市场竞争的激励，白车身作为整车的重要组成部分，面临的成本压力也越来越大。在整车制造的成本中，白车身成本占比较大，而汽车冲压件的材料利用率对白车身成本的影响巨大，如何最大化、最有效地提升冲压件的材料利用率，对降低白车身制造成本有显著作用。经过对某A级轿车白车身材料利用率的统计，冲压件材料利用率每提升2 个百分点，约减少100 元的原材料费，现对汽车发动机盖内板的材料利用率提升工艺方案进行探讨。

1 发动机盖内板冲压工艺

发动机盖内板结构如图1 所示，其周圈是包边面，中间一般设计较大的减轻质量的孔。受零件结构限制，中间减轻质量的孔大且多，导致零件的材料利用率偏低。发动机盖内板常见的冲压工艺为：①拉深；②修边冲孔；③修边冲孔；④整形。其中工序②～工序④可根据零件结构的不同进行工序间内容的调整，现主要对与材料利用率有关的拉深工序进行探讨。

图1 发动机盖内板

2 材料利用率提升探讨

根据拉深工艺的特点进行分析，决定零件材料利用率的因素有拉深工艺造型的深度、拉深筋的设置、板料的形状及大小、拉深工艺采用封闭拉深还是开口拉深等。

（1）优化拉深深度。对零件周边型面增加余料，提高压料面，确保CAE 分析指标在满足要求的前提下，降低拉深深度。发动机盖内板拉深数模如图2 所示，根据拉深材料流动量分析，以A-A截面处为例，初始工艺造型深度设定为25 mm，通过对拉深造型的调整，拉深深度逐步减小到10 mm，经过CAE分析，各项指标满足要求。

图2 拉深数模

（2）优化工艺补充。在满足工艺要求的情况下，分析拉深工艺补充位置的材料利用率的决定点，即板料最大的尺寸位置，该位置的工艺补充做到足够小，如图3所示，将B、C 两处的工艺补充做到零件轮廓以外最大5 mm。

图3 拉深工艺补充优化

（3）板料形状优化。发动机盖内板前后侧呈圆弧形，传统的拉深工艺采用方形料进行冲压，这也是材料利用率偏低的原因之一，经过分析对比，采用弧形料的材料利用率提升4.2%，如图4 所示，表1所示为材料利用率对比。

表1 方形料与弧形料材料利用率对比

图4 板料形状优化

（4）拉深方式选择。常规的发动机盖内板拉深采用周圈闭合式拉深，拉深后形成封闭腔体的钣金件。由于发动机盖内板风挡侧废料区域较多，现采用开口拉深的方式，让最终的板料提升到型面上，即修边线以外，同时考虑在此处进行变行程拉深，再次减少拉深成形过程中废料的产生，经过参数调整及CAE 仿真模拟，零件成形状态满足要求，如图5所示，采用开口拉深方式后材料利用率能提升7.5%，如表2所示。

表2 开口拉深材料利用率

图5 开口拉深CAE分析结果

3 开口拉深模结构设计

常规的拉深模结构包含3大件：凸模、凹模和压边圈。该发动机盖内板拉深采用变行程开口拉深，如图6、图7 所示，除了拉深模3 大件以外，为了确保开口拉深一侧的钣金强度、板料能够充分拉深、减薄率要大于料厚的3%，模具采用上下双活动结构，如图8所示。

图6 开口拉深下模

图7 开口拉深上模

图8 双活动拉深模结构

双活动结构即把压边圈拆分成2 个部分，即大压边圈5 和小压边圈3，小压边圈3 行程比大压边圈5 行程短16 mm，从凹模1 中拆分出压料板2。当模具打开放上板料时，顶杆顶起大压边圈5 和小压边圈3到达板料处，板料放到位后，上模随压力机滑块向下运动，压料板2先触碰小压边圈3，夹住板料后，凹模1 与大压边圈5 接触，完成压料面的成形。上模随压力机滑块继续向下运动，当板料接触凸模4时开始拉深成形，当上模向下运动距离到底16 mm时，小压边圈3 先到底与墩死块接触完成开口拉深区域的成形，大压边圈5 与凹模1 继续随压力机滑块下行进行其它区域的拉深成形，最终成形的发动机盖内板实物如图9所示。

图9 发动机盖内板拉深实物

双活动结构拉深成形在调试过程中，主要考虑拉深成形后，在上模上行过程中，因氮气弹簧施力一直压在拉深件上，若此时顶杆将压边圈顶起，会造成拉深件变形。因此在冲压参数设置中，上模随压力机滑块上行时，压力机顶杆设置为暂停顶起的状态，待压料板2脱离拉深件后，压力机顶杆将大压边圈5和小压边圈3顶起至取件位置。

4 结束语

采用弧形料及开口拉深工艺，解决了传统发动机盖内板成形工艺材料利用率偏低的问题，同时也为类似零件冲压工艺提升材料利用率提供参考。