1 引言
现代汽车制造除了要求减少燃油消耗和尾气排 放之外，更要求具有可靠的安全性。防撞梁是装在汽 车车门内部的制件，用以增强汽车车身侧面防撞击的 能力，当汽车侧面受到强力冲击时,防撞梁通过变形, 来吸收撞击产生的巨大能量，从而减少乘员可能受到 的伤害。因此，现在汽车行业强制规定，汽车上必须 安装车门防撞梁。
早期的日系汽车，大都采用管式防撞梁，欧系汽 车则偏重于单槽或双槽结构的板式防撞梁，板式梁 的防撞击能力更高些，但成形要复杂得多。现在的 防撞梁多釆用更深的双槽结构，材料采用超高强度 板制造，其强度更高，减轻幅度更大，既提高了汽车 安全性，也降低了汽车油耗和废气排放，可以说高强 度板是制造防撞梁的理想材料，今后应用量将会大 幅度提尚。
普通高强度板的屈服强度都在250MPa以上，达 到550MPa以上即为超高强度板，有的牌号其抗拉强 度可达到1,0001,400MPa，最高可达到l,800MPa，这 么硬的材料，其塑性指标很低，通常要采用热成形方 法加工才能成形，如果采用冷压成型，则需要进行工 艺方法的试验研究。本文针对防撞梁的特殊形状，对 其冷冲压成型进行了一些探索，希望对高强板双槽防 撞梁，能够找到一种新的冷冲压成形方法，用以替代 成本昂贵的热成形。
2 双槽防撞梁结构分析
图1为某型双槽防撞梁的简图，图2为其断面形 状，该制件有如下特点：
(1) 制件呈长条形，总长650mm，宽105mm，槽高 32mm,比早期防撞梁高10mm以上。
(2) 制件断面为深双槽结构，槽宽25mm，槽高宽 比约为1.3，两槽中心距为60mm，槽距太小，成形时不 利材料流动，制件右端双槽高度逐渐过渡到“0”,成闭 口形状，左端双槽开口不封闭。成形时幵口端每边进 料60mm以上，闭口端进料几乎为零。
(3) 制件材料为CR340LA低合金髙强板，料厚 1.2mm，其塑性较差，延伸率不足16%。
(4) 制件属于双高制件，成形困难，一次成型中 间缺料严重，两侧材料向内流动要通过4个圆角，流 料阻力很大，一次拉伸相当于成形波纹板，双槽均缺 料严重。
(5)成形时由于进料的不均匀性，会严重影响成 形质ffl，制件中部双槽缺料会破裂，右端封闭端头，进 料时在中部的带动下，进料过多，可能起皱，甚至叠 料。回弹会很大，修正一定困难。CAE分析结果，本 件必须采取两次成形。
3 成形工艺方案
该防撞梁细长，考虑自动出件的要求，研究确定用 4道工序模具成形，各工序均采用左、右件双槽结构，各 工序工作内容如表1所示，工艺流程图如图3所示。
4 OP10第1次拉伸模结构特点
(1)第1次拉伸工艺内容。
该防撞梁的双槽形状，如果一次成型，相当于成 形波纹板。卡车货箱波纹板，材料为塑性很好的钢 板，槽形呈梯形，侧壁倾斜，筋槽相对高度较低，如果 一次成型3槽，制件都会破裂。防撞梁两侧材料向内 流动距离太大，每侧都要经过4个拐角，这对于塑性 很差的高强板来说非常困难，工艺设计经分析确认， 需要把双槽分两次成形才可以，第1次拉伸的工序件 断面如图4所示，工艺设计要把双槽的外侧立边展平，拉成带凸缘的单槽形，此时拉伸每边材料流入只 经过2个拐角，材料补充不会很困难，也不会产生破 裂现象。
(2)第1次拉伸模结构。
首次拉伸模结构如图5所示，这是经常采用的倒 装结构，左、右件凸模镶块固定在下模座的高台上，凸 模外面套装有压边圈，压边圈上镶有高硬度镶块，压 边圈升降动力源为12个串联氮气弹簧,氮气缸压料效 果优于其他弹性元件，非常有利于拉伸成型。
(3) 定位与取件。
料片定位本模采用6点定位方法，如图6所示下 模平面图，制件长度方向和前方共用5个固定式定位 板，模具后方使用气缸定位。机械手将毛料投入后自 动定位，拉伸成型后,后方气缸缩下，前方拋掷气缸把 制件打出，从而实现了自动取件。
(4) 半圆翻孔。
前后凸模镶块在毛料边缘处，各制出一个半圆形 缺口，合模时上模凸形镶块，将毛料边缘压出一个半 圆形翻边孔，该翻孔是作为后道工序模具制件定位使 用的，这种方法对协调各工序定位精度颇有好处。
(5) 需重点解决的问题。
模具要重点解决端头的起皱和叠料问题,起皱是由于材料流人速度不均匀造成的，制件开口端，材料 流人速度均匀，不会起皱，制件封口端材料流人速度 差别太大,端头平板处不缺料，但双槽处补料过多，材 料流人时把端头材料带人会形成多料，所以可能会出 现剪应力起皱现象。解决办法必须在该端头设置拉 伸筋进行调整，拉伸筋会增加其径向拉应力，使端头 进料减少，从而消除起皱和翕料现象。
5 OP20第2次拉伸模具及脱料机构
(1)第2次拉伸工艺内容。
图7为第2次拉伸的工序件断面图，本工序要把 第1次拉伸展平的双槽外侧立边，即图中红色部分 (A处)成形到位，红色立边里边的槽型是第1次拉伸 的形状。从图7中可以清楚看到，制件两侧在第1次 拉伸和第2次拉伸分别成形了 2个圆角，这样做材料 的流动距离可以大大缩小，从而彻底解决了拉破的 疑难问题。
第2次拉伸成型要用首次拉伸工序件形状和前后 半圆形缺口定位，然后将第1次拉伸两侧凸缘向下翻 出双槽全部形状，成形时每侧材料移动距离约32mm 左右，成形不会有困难。
该工序成形后回弹可能较大，模具要通过外压料 板压料来解决回弹和固型问题，成形后退件还要克服 脱料不同步，造成的制件变形缺陷。
(1) 第2次拉伸模结构。
图8为第2次拉伸模具断面图，图9为第2次拉伸 模具下模平面图，模具同样为左、右件共模，下模结构 主要有下模座1、拉伸凹模2和下压料芯3;上模结构 主要有上模座4、拉伸凸模5、上压料板6、压料板镶块 7和氮气缸8等部件。
在下模座1的左、右件中心线上，安装有下压料芯 3，压料芯两侧为凹模2，下分模线选在制件双槽的顶 部，下芯顶起32mm时，可以用一次拉伸件形状定位。 下压料芯下方布有氮气缸8。
在上模座4的左、右件中心线上，安装有拉伸凸模 5，它与下压料芯3相对，其两侧为上芯镳块7和上芯 6。模具闭合时,上模件5、件7构成的工作面与下模 件2、件3构成的型面,保持着料厚关系。
上模分模线选在拉伸筋之外，该处是二次拉伸结 束后，材料收缩位置之外,这种结构使凸模尺寸加大，上压料芯尺寸缩小，甚结果是既可以对材料实施压 边，增加径向拉应力，减小回弹，也可以避免开模时上 压料芯没有同步抬起造成制件变形的故障。
该工序模具结构复杂、新颖，有许多特殊要点，是 本文要重点推荐的一种高张力板材的成型模。
(1) 关于“延时脱料机构”。
值得一提的是，外国人在这种情况下，需要采购 “延时脱料机构”来解决退件时的制件变形问题，“延 时脱料机构”很贵，询价为10万元以上，这个价格超 过了整副模具费用的一半。本公司设计结构很简 单，只把上模上的凸模和上芯镶块的分模线向外移 动一下，它很实用，不但保证了压料功能，也避开了 开模不同步造成制件变形的险境。成形质量良好， 亦节省了模具成本。应该说，在技术上又前进了一 大步。
(2) 成形过程。
图8为模具闭合状态，图9为下模平面图，当上模 打开后，下压料板3被氮气缸8顶起一个行程，使其高 于凹模2型面35mm，然后放上第1次拉伸工序件并 定位，上模下行，上压料板6和镶块7，在气缸8的作用 下，会比凸模5提前接触制件，与下凹模4压料，上模 继续下行，上凸模把下压料芯压下，直至凸模和凹模 及下压料板完全闭合，双槽被完全压出。
保压片刻后开模,上模抬起，制件被下压料芯顶 起，然后取出制件。
(3) 关于上模分模线位置。
图8为第2次拉伸模具闭合状态。此时,拉伸毛 坯收缩后的边缘有两种状态：
第一种状态为:超过上模分模线之外，模具打开 时，上凸模5开始离开下模，但上压料芯6及镶块7在 氮气缸8作用下，还没有脱离下凹模，制件凸缘会被压 住，会使下芯3顶起的制件变形。
第二种状态为：毛坯边缘已经收缩到分模线之 内，凸模5抬起时，毛坯边缘已经离开镶块7，制件被 顶起时不会变形。
所以，在设计时，必须将上分模线改在制件收回 边缘之外,此时即使外压料板没有抬起，也不会影响 制件抬起，更不会造成制件变形，这是本模具独到之 处。也解决了变形的大问题。
分模线移动的位置要保证正确无误,需要用CAE 分析确定。
(6) 关于下压料芯。
下压料芯有两个功能:一是对上序工序件用形状 定位;二是将制件形状牢牢压住，使其不变形。若它 和下凹模整体制造，制件将无法用第1次拉伸槽形内 壁定位.成形时中间形状没支撑，会发生变形。所以 下压料芯应单独制造。
6 OP30第1次修边模结构
(1) 修边内容。
修边工序的冲压方向要将拉伸件翻转180°,使双 槽朝上，以增加凸模强度。修边只修制件两侧，每侧 产生2条废料，废料由前、后方向滑出，中间留一小段 长35mm不修，以便安装托件机构，这样可以不设废料 刀。制件两头不修，一是为了安装定位销;二是为自 动出件创造条件。
(2) 制件定位。
制件两侧用拉伸双槽内型定位，局部要制空刀以 减少加工量，两个端头不修边，可以用半圆翻边孔定 位，如图10、图11、图12所示。
(3) 自动出件方法。
修边后开模时，下模中间的气缸升起，托杆将差 件托起，由于重心在后段，所以制件向后倾斜，如图h 和图13所示，图12、图13中显示制件两种状态，水； 状态是顶起之前，倾斜状态是顶起之后，制件将向后 方滑出模具外。
7 OP40第2次修边模结构
(1) 修冲内容。
本工序修边包括前、后两端以及中间未修一小 段,每件废料为4块，另有冲孔2个，该2孔为装配定位 孔，精度较高。中间废料由模具前方滑出，两端废料 由前、后方分别滑出，这样，模具前方的滑板为上、下 两层，上层滑端头废料，下层滑中间废料。后方有一 层废料滑板和一个冲孔废料盒，滑料板为折叠式结 构，如图14所示。
(2) 定位与出件机构。
定位用拉伸型面形状和后方悬臂式挡料销，修边后废料从挡料销下方滑出。修边后制件亦用气缸托 件机构托起，并向后方掀翻，自动出件，托件机构如图 15所示。
(3) 修边凸、凹模。
修边还有一点需要注意，即前修边凸模，它的形 状有4个立边，如图16所示。修边时凹模刃口形状不 能和凸模一致，要改变刃口形状，具体做法是:在凸模 形状中间凹陷处，凹模必须先切人，使废料处于受拉 状态，否则异形废料切断和排出都十分困难,还可能 有碎屑和回带料现象，凸、凹模磨损较大，模具寿命也 会受到影响。
8 结束语
高强板防撞梁冷冲压成型是模具行业非常重 视的课题。本文提出的技术方案，经试模验证良 好，现已交付客户使用，归纳起来有如下几点，可供 参考借鉴。
(1) 双槽防撞梁分2次拉伸成型，每次一侧只成形 2个拐角，用以降低制件变形程度，保证成形质量，避 免发生开裂等异常。
(2) 拉伸模采取双芯结构鲜见，下压料活芯，对增 加定位可靠性，控制拉伸成型量，防止变薄超差和保 证制件质量有极大帮助。
(3) 上压料芯巧妙设计分模线位置，克服了开模 时由于压料板不同步抬起，造成制件变形的弊端。
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