中国汽车冲压行业的同步工程研讨讲义课件

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➢ 拔模角和负角检查
〈案例 〉： 纵梁前后段为高强度钢板（B340LA，T=2mm）， 纵梁前、后段原数模的拔模角度为单边1O ，工艺型面基本无回 弹补偿空间。现调整为单边5O，不仅增加了工艺型面的回弹补偿 空间，并且极大地降低了模具在拉延过程中的磨损。
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➢ 小圆角检查
1）为保证冲压量产的稳定性（产品成品率），产品圆角在不影 响产品功能和装配干涉的情况下尽量采用大圆角，建议拉延部 位的内圆角半径最小不要小于6mm。 2）多面相交的圆角处理采用“三通”式球头。 3）若外覆盖件造型需要小圆角特征，则应当借助工艺途径解 决其开裂问题。
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产品工艺审查的现状
1）我国汽车产品的CAD设计仅有十几年的历史，CAD设计人员多为 年轻工程师，缺乏系统的工艺知识培训，产品设计时很难主动地兼顾产 品结构的制造工艺性。
2）从事产品工艺审查的冲压技术人员忙于编制设计变更需求表(ECR)， 无暇将共性问题与特殊问题加以区分对待，忽视了对重点问题的及时关 注和解决。
通过同步工程发现
问
问题的曲线
题
数
量
一般的开发方式下发 现问题的曲线
概念报告
产品设计
S阶段
TTO
车身开发过程
1 PP
2 PP
量产 6
同步工程的实施目的
➢ 工艺设计与产品设计并行开发，有效缩短工装开发周期 ➢ 确保产品设计的可制造性，保证冲压零件首次提样的项目节点 ➢ 减少样车试制期间的产品设变，节省工装整改费用 ➢ 优化产品分块及板料排样，提高材料利用率，降低采购成本 ➢ 合理规划冲压工序，确保生产稳健性，提高设备利用率
3）冲压技术人员业务水平参差不齐，以工艺经验为主的工作模式无 法保证工艺审查工作的实际效果。
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产品工艺审查的工作建议 根据经验积累针对共性问题编制冲压工艺对产品结构设计的需
求指南， 并纳入“企业知识库”，以提高产品设计质量和工作效率。
1）产品设计人员学习掌握设计需求指南，并在结构设计完成后进 行自检，在工艺版数模发放前自行避免共性问题的发生。
按图示红线修正边界，保 证废料滑出通畅
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➢ 翻边/整形缺陷检查
为避免翻边叠料，建议采用“宽度15mm 以上，翻边高度仅为3mm”的工艺缺口
为避免翻边开裂，建议采用工艺缺口
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4.5 成形仿真分析
工作项目 成形仿真分析
序号
工作内容
1 开裂部位预测 2 起皱预测 3 外板表面质量检查
4 回弹预测并提出控制策略
零件较深，建议尽 可能放大底部圆角。
该处为外观小圆角， 后期工艺设计时需要 采用“过拉延”工艺。
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4.3 工艺方案初步规划
工作项目 工艺方案初步规划
序号
1 2 3 4 5 6 7
工作内容
零件优先级分类 模具工序开发清单 模具生产布线方案 冲压工位间输送方式确定 模具开发费用预算 零件检具开发清单 零件检具开发费用预算
目录
第一部分 引言 第二部分 同步工程的目的 第三部分 当前存在的问题 第四部分 冲压SE工作内容
4.1、标杆车分析 4.2、造型/断面分析 4.3、工艺方案初步规划
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4.4、产品工艺性审查 4.5、成形仿真分析 4.6、材料利用率提升方案策划 4.7、工艺设计 4.8、质量控制策划 4.9、SE结果验证
工作项目 标杆车分析
序号
工作内容
1
标杆车型的调查、评价以及不良问题收集
2
工艺性难点汇总、质量提升策划、新技术新工艺研究
3 钣金件品质检查及冲压工艺性研究 4 材料利用率初步分析
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冲压生产能力评估
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新技术新工艺研究
（1）激光拼焊板的冲压成形技术； （2）先进高强钢板材的冷冲压工艺； （3）硼钢板材的热冲压工艺； （4）铝合金板材的冲压成形技术； （5）复合钢板的冲压成形技术； （6）内高压胀形技术； （7）滚压成形技术； （8）滚轮包边技术。
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三、当前存在的问题
我国主机厂对同步工程的开展通常经历“项目外委合作”、“内部 消化吸收”和“项目独自承担”三个阶段。
制造工艺的同步工程工作在我国主机厂只能够实现局部意义上的 同步，有待于持续改善，向全方位与产品开发同步的目标努力。目前 我国主机厂同步工程和工艺设计往往并非由同一技术团队完成，二者 设计水平和理念上的差异导致双方技术衔接相当困难，最终造成原本 已经设计冻结的产品数模在工装开发的初期（即工装开发商的工艺设 计阶段）还要重新遭遇一轮设计变更，极大影响了项目进度。
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➢ （1 ）激光拼焊板的冲压成形技术
激光拼焊板冲压成形技术是车身轻量化的先进制造技术之一。西方汽车发达 国家已成功地将该技术应用于内覆盖件和骨架件等车身零件（见图中所示）的13 种零件的冲压生产中。
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➢ （2 ）先进高强度钢板材的冷冲压工艺 根据材料强化机理的不同，高强度钢可分为普通高强度钢和先进
➢ 最低的模具制造成本、最短的模具开发周期；
➢ 最稳健经济的冲压生产工艺；
➢ 精益的工艺型面设计；
➢ 最合理的钣金材料利用率；
➢ 成熟的冲压件精度控制策略；
➢ 轻量化的模具结构设计；
➢ 高精度数控编程及加工技术；
➢ 以技术为主导的短周期模具调试；
➢ 较高的产品冲压效率 (SPM)
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达到世界级模具制造水平的途径
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产品设计阶段
严格管控产品工艺 性审查
工艺设计阶段
➢ 学习参考类似车 型成熟工艺，降低 工装开发风险
➢ 统一模、夹、检 定位基准，以保证 白车身精度要求
工装开发阶段
明确技术要求和验 收标准，建立过程 跟踪控制规范
试制验证阶段
依据制造过程质量 控制策略，严控精 度检测控制要素
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4.1 标杆车分析
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4.4 产品工艺性审查
工作项目
序号
工作内容
1 GD&T可制造性评审 2 冲压方向选择 3 拔模角和负角检查 4 小圆角检查 5 孔位可制造性检查 产品工艺性审查 6 修边条件检查 7 翻边/整形缺陷检查 8 部件形状的简单化、部件的通用化分析及评价 9 可能起皱、开裂部位的预测及预防措施 10 尺寸精度可能超差部位预测及预防措施 11 外板起伏、光顺性、刚性的评审及确认
2）冲压技术人员集中精力解决疑难结构问题，确保产品设计的工 艺可行性。
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➢ GD&T可制造性评审
1）保证主副定位孔有足够的相对距离， 且可在同一工序冲孔完成；
2）夹持点数量合理且能够消除冲压件的自身柔性； 3）公差要求合理，已考虑到装配需求且制造成本可控。
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〈案例 1〉：关注贴合面的匹配，同时避免匹配件的圆角干涉 〈案例 2〉：合理定义过孔孔径，消除遮孔现象 〈案例 3〉：合理定义搭界面尺寸，保证焊接需求
滚轮
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4.2 造型/断面分析
工作项目 造型分析 断面分析
序号
工作内容
1
外板结构分型线评审确认
2
外板冲压可行性评价
来自百度文库
3
外板表面质量确认（斑马线审查）
4
基于主断面的冲压成形性评价
5
零件形状简化分析
6
对外观圆角的评价与确认
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➢ 造型分析：外板结构分型线评审确认
翼 子 板
行 李 箱 盖
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➢ 断面分析
➢ 建立以知识库为基础的的工艺控制和数据跟踪管理系统 ➢ 采用以技术为主导的模具开发制造模式
世界级产品设计的水平
➢ 产品设计数模与工艺设计能够同时冻结 ➢ 途径：实施行之有效的制造工艺同步工程
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二、同步工程的目的
近年来，同步工程（SE工程）的理念已逐步被我国主机厂接纳并 深入推广。制造工艺的同步工程就是将工艺设计与产品设计并行开 发，在产品数模冻结之前挖掘产品和工艺存在的问题并及时整改， 以减少后期由于设计变更而造成的成本浪费。
高强度钢(AHSS)，其中先进高强度钢主要包括双相(DP)钢、复相 (CP)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢和马氏体(M)钢等。双相(DP)钢和相 变诱导塑性(TRIP)钢通常采用冷冲压工艺实现车身轻量化。
1）先进高强度钢的优点
• 减重 • 提高碰撞安全性能 • 降低车身制造成本 • 提高车身疲劳强度
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2）技术难点：冲压回弹造成冲压件的尺寸精度严重超差
和普通高强度钢相比，先进高强度钢在冲压过程中不仅会造成较 大的弯曲回弹和扭曲变形，而且还会产生严重的侧壁卷曲(sidewall curl)，这将严重影响冲压件的形状尺寸精度和整车装配。
双相钢DP600
普通高强度钢
侧壁卷曲
双相钢和普通高强度钢冲压件的回弹差异
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同步工程团队与工装开发单位协作通常存在的问题
➢ 工艺设计依赖于工装开发商，但开发商难以早期确定，造成工 艺设计启动时间的严重滞后以及双方设计理念上的沟通过迟;
➢ 同步工程的输出与后期的工装开发脱节: 同步工程团队(如咨询 公司)一旦没有能力或权力评审和指导工装开发的设计，其建议 往往不被工装开发商接受，导致同步工程的实施效果大打折扣。
第五部分 成形仿真专题研讨 第六部分 工艺设计专题研讨 第七部分 回弹控制专题研讨
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一、引言
世界级汽车主机厂应具备的条件
➢ 产品定位能够与国际知名汽车公司相匹敌； ➢ 具备低成本、高效率、高质量的产品开发优势； ➢ 拥有全球市场竞争实力，不能局限于国内乃至个别区域。
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世界级模具制造水平应具备的条件
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AHSS/UHSS冷冲压面临的挑战
▪ AHSS/UHSS的大量应用是汽车工业的发展趋势。 ▪ 回弹问题是AHSS/UHSS冷冲压面临的主要技术障碍。 ▪ 国外汽车公司已经成功地将回弹控制技术应用于车身制造中。
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➢ （3 ）硼钢板材的热冲压工艺
热冲压过程中硼钢材料首先在加热炉里温度升至900ºC，然后送入配备冷却 系统的模具中进行冲压成形并同时在模具中迅速冷却，从而使材料晶相由奥氏体 完全转变为马氏体，屈服强度由最初的320MPa升高至1150MPa以上。
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➢ 冲压件优先级分类原则
1) 模具自制且零件由生产基地自行生产： 大中型覆盖件、关重结构件
2）模具自制但外委由供应商冲压供货： 中小型易于运输的关重结构件
3）零件采购（模具由供货商制作）： 采购成本低的中小型普通结构件
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为了有效控制工装开发成本、制定经济的工艺方案，国外 知名汽车企业均编制精益制造的冲压工艺方案模板供冲压技术 人员遵循。我国主机厂有必要建立“精益制造的冲压工艺方案 模板”，并纳入“企业知识库”。
同步工程团队与产品设计部门协作通常存在的问题
➢ 同步工程团队的技术水平还有待提高，否则无法让产品设计部 门信服并积极配合；
➢ 产品数模发放计划通常很难严守，导致工艺同步工作仓促、效
果不佳；有时产品设计部门对工艺性审查意见的整改也存在反
馈不及时的现象。
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四、冲压SE的工作内容
冲压SE的工作内容主要包括标杆车分析、造型/断面分析、工艺规划、工艺性 审查、成形仿真分析、材料利用率提升策划、工艺设计以及质量控制策划和实施 验证工作。
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➢ （7） 滚压成形技术
滚压成形技术是通过一系列滚轮对板料逐步进行圆角压形，最终滚压出等截面 的工件，主要用于梁类零件如保险杠横梁，侧碰防撞梁。
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➢ （8）滚轮包边技术
滚轮包边技术是通过机械手运用滚轮压边完成开闭件的包边，可替代传统 的冲压包边工艺。与冲压包边相比，滚轮包边可节省一副包边上模。
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➢ （5） 复合钢板的冲压成形技术
复合钢板用于国外高档轿车的个别钣金件，主要起到降低噪声的作用。
镀锌层 钢板层 粘合层 钢板层 镀锌层
➢ （6） 内高压胀形技术
内高压胀形技术是通过液体介质产生管内高压， 一次性胀形加工出几何形状复杂的零件，该工艺保证 了零部件结构的整体性，可取代传统的冲压件焊装组 件工艺。典型应用实例为发动机托架，支架结构和梁 类件。
5 压边圈压力和冲压吨位估算 6 毛坯和落料尺寸估算
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当前以数值模拟为中心的计算机应用技术在冲压领域迅速发展 并走向实用化，使汽车冲压技术真正进入了可分析阶段，传统的板 料成形技术开始从经验走向科学化。
热冲压工艺主要应用于车身的结构安全件，如保险杠车门防撞梁，A柱加强 板和B柱加强板。
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▪ 国内合资工厂热冲压工艺的应用
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➢ （4 ）铝合金板材的冲压成形技术 国外轿车已成功地将铝合金板材运用在开闭件和翼子板上实
现车身轻量化。
除冷冲压成形以外，国外还采用温热成形技术（即把板料放 在模具中加热至300ºC~400ºC，然后低压成形并在模具中冷却） 以提高铝合金板材在冲压过程中的可成形性。
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➢ 孔位可制造性检查
为保证冲孔质量，冲孔位置应避免与棱线圆角过近或位于 棱线圆角处。建议孔边与圆角切线的距离至少保证5mm。
侧壁角度过大，无法“正冲”该处小孔。
建议小孔处的平面坡度小于10O
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➢ 修边条件检查
缺口开在棱线处且宽度 仅3.5mm，无法保证修 边刃口强度
建议：在平面处修边， 缺口宽度保证10mm