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同步工程在某机罩里板开发中的应用

刘玉兰

湖南猎豹汽车股份有限公司长沙分公司湖南省长沙市 410100

摘要：同步工程在汽车研发周期中,能有效缩短模具制造周期和整个产品周期.本文介绍了当前同步工程的现状,针对同步工程存在的一些问题,以机罩里板零件的同步工程为例,介绍了同步工程的工作流程,讨论同步工程在车型开发中的应用.通过对机罩里板的CAE成型分析,在同步工程中改善了零件的成型质量,大大缩短了产品的开发周期,对汽车零部件的开发具有重要的指导意义.

关键词：同步工程；冲压；机罩里板；成型

作者简介

刘玉兰 ( 1986.10-),女,助理工程师,江西赣州人,本科学历（全日制本科）.研究方向：机械.

1 引言

随着市场竞争的日益加剧,汽车产品的市场生命周期越来越短.由于汽车大型冲压件模具的制造周期几乎占整个车型产品开发周期的2/3,如何在保证质量、控制成本的前提下,有效缩短模具制造周期成为整个产品周期的关键①.同步工程是对整个产品开发过程实施同步、一体化设计的一种系统方法,对提高质量、降低成本、缩短产品开发周期有着重要作用.

2 同步工程的必要性

冲压同步工程技术通过先进的三维造型、模拟仿真和有限元分析软件,在车身开发阶段就考虑到产品在模具制造各个环节可能遇到的问题,同步的进行车身设计和模具制造的可行性分析,提高了产品设计质量,降低产品成本,有效缩短了模具制造周期②,是一种行之有效的方法.

在传统的汽车车身模具开发过程中,产品的工艺性更改需要在样车试制阶段之后,给产品开发增加了资金成本和开发周期,概括起来存在以下问题：

(1)产品设计部门独立开发车身,模具供应商被动接受产品,二者相互独立,优势不能互补.

整车车身三维数模到达模具制造公司前,数模尺寸基本冻结,后期接到模具供应商提出的修改建议,由于涉及到很多产品前期相关工作,如焊接关系、主断面图、汽车整车造型等,导致数模修改可能性很小或者根本无法修改,严重影响模具的制造进度和开发周期.

(2)产品设计部门和模具供应商之间对数模的修改方案无法快速有效的沟通,其中模具供应商等待数模的修改和确认周期很长,影响整个模具项目的计划和进度.

(3)由于数模的反复修改,模具供应商必须重新工艺分析,甚至模具设计和NC加工数据都需要重新整理,带来大量重复的工作,严重影响这个产品周期.

3 案例分析

(1)本文针对传统产品开发流程的不足,以某车型机罩里板的同步工程为例,在工业设计和模具设计之前进行产品的同步工程工艺分析,如图1所示.借助有限元软件进行成型模拟分析,通过模拟分析结果对产品的成型行（起驺、开裂等质量缺陷）进行判断,针对不同的质量缺陷提出相应的更改方案,并讨论同步工程在车型开发中的作用.

(2)某公司新开发X车型机罩里板由于参照标杆车进行重新设计,零件前部要与新造型机罩外板进行新造型匹配,导致与标杆车机里板形状发生较大变化,属于重要而且复杂的长周期零件,需要冲压工艺部门对此零件进行同步分析,确保设计部门设计的产品具有良好的可制造性及合理的工艺性.

零件材料为DX53D+Z,料厚t等于0.,材料屈服强度：140-260MPa；抗拉强度：270-380MPa,单相拉伸断后伸长率不小于38%,r90值不小于1.6.n90值不小于017.零件简图如图2所示：

根据零件形状和尺寸,对零件工序及工艺进行初步分析,该零件包含落料共分为4序：OP10落料；OP20拉延；OP30修边侧冲孔；OP40侧修边测冲孔.由于沿用标杆车部分设计,冲孔角度基本不存在问题,修边由于前段logo安装台而向下倾斜,导致模具必须增加侧修边和侧冲孔工序,logo区域侧修边和侧冲孔分别安排存OP30和OP40,零件主要的难度存于中间形状过渡急剧,成型可能会有问题,因此该零件工艺分析主要集中存拉延成型方而.使用Autoform4.2软件进行CAE模拟,选择单动拉延形式,工艺补充形式和工具体设置如下图3,并给定压边圈行程lOOmm,压边力120T,拉延筋系数0.35~0.55,板料为落料形式如：

材料性能参数如下图4：

第一轮CAE分析发现机罩左右前端区域反成型凹坑很深,而且拔模角太小,导致成型困难,最终分析结果开裂严重工艺部门依据分析结果判断出开裂原因为产品形状设计问题,如果要保持上述区域不开裂,则势必会导致产品边缘部分成型不到位,从冲压产品质量角度上是不应许的.因此,工艺部门对产品设计部门提出修改建议,建议加大拔模角度,降低相对成型深度,保证成型裕度.设计部门根据环境件及零件设计要求,对局部进行了修改,开发数据给工艺部门进行再次分析.更改后零件再次分析,结果表明成型行役有问题,工艺性很好,保证了零件变形充分而且不开裂不起驺,属于CAE分析结果比较理想的状态.

随着零件设计的进一步深入,更新后的数据又出现新的问题,新增加的焊接涂胶面凸起很大,工艺部门专门针对此处再次进行CAE分析,分析结果显示此处零件开裂严重,无法满足冲压的要求.工艺部门根据分析结果再次针对此零件与设计部门沟通,建议取消此涂胶点,加大拔模斜度,降低成型难度.设计部门根据建议取消此涂胶点后,由整车CAE分析部门进行整车CAE分析,结果表明取消此涂胶对整车性能无影响,决定采纳工艺部门的意见.

更改后数据再次发给工艺部门进行冲压成型分析确认更改效果但是设计部门出于设计需求,又在A处新增一凸台,工艺部门再次分析发现,B处问题基本得到解决,但A处成型开裂非常严重,工艺部门再次反馈,要求降低A处新增凸台高度,并尽量放大周边R角,保证成型.

设计部门进过分析,认为可以降低凸台高度,在与相关环境件进行匹配设计后,决定了具体的数模形状,并将新数据发工艺部门进行确认.工艺部门接受新数据后进行了再次分析,更改后的产品形状及结果确认无问题.

4 结语

通过上述几轮分析及与产品设计部门的沟通与交流,反复进行设计—分析提建议更改设计一再分析确认的过程,最终使此机罩里板的产品功能、可制造性及产品工艺性都得到了很好的保证.避免了后期模具供应商分析出现问题,再提出更改而导致的设计周期延误.因为在前期进行更改的话,其他环境件都属于可以更改的状态；如果在后期,则可能留给冲压的更改余量非常小,甚至更不可更改,最终会导致出现较大的设计变更,严重影响产品的开发周期.同时,也避免了在后期模具制造阶段出现反复的设计变更申请、模具工艺分析、结构设计、重复加工等不利因数,降低了调试风险和调试周期,缩短了模具制造周期,为整个车型项日的进度得以保证打下了良好的基础.

参考文献：

[1]程国良,谢晖,杨大宇汽车车身冲压模具同步工程的关键技术研究.

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