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成本矛盾：两道选择题
某紧凑型轿车发动机罩内板，材料 JAC270D-45/45，其力学性能如表1所示。零件整体外形尺寸1527mm×1255 mm×118 mm，板料厚度0.5mm，属于大尺寸薄料冲压件，成形中易起皱、开裂、回弹；总成沿周与侧围外板、翼子板、大灯等搭接，公差±0.5 mm。
表1 发动机罩内板材料力学性能
冲压领域工装与板料投入占比约 80%。弧形板料利用率高，但专用开卷落料模投入大，销量未达预期即闲置；方形板料无需专用模，但销量大时利用率偏低，板料成本上升。取舍取决于车型产量——而产量正是投产前最不确定的变量。
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一套拉深造型兼容两种板料
工艺方案为 OP10 拉深、OP20 修边冲孔、OP30 整形冲孔三道工序，板料形状差异只作用于前两道。
造型遵循“浅拉深、缓过渡、强支撑”：工艺补充采用对称式设计，保证两种板料流动均匀；最小圆角由 R1.5 mm加大为 R3mm，凸凹模圆角取R8 mm以上；铰链拐角以“敞开式”造型替代包裹造型——后者利于控制起皱与回弹，但废料多、利用率低，敞开式配合回弹补偿可兼顾质量与利用率。
图1 “敞开式”造型
图2 拉深工艺造型
拉深筋按“整圈布置＋局部强化”设置：内筋用拉深坎结构，另增圆形外筋，成形后可流入筋内，不占用利用率。压边圈沿周以拉深筋外R为基准向外仅留5mm管理面，以外型面间隙加大0.15mm。两种板料边缘形状与压料面接触面积不同，若全域间隙都按料厚 0.5 mm 设计，压紧阻力随板料形状变化，成形随之波动；0.15mm 避让使两者实际压紧区域相同，压边力分布一致。
图3 拉深筋设置
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CAE 验证
用AutoForm对两种板料分别做压边力扫描与全工序仿真（表2）。
方形板料扫描1200~1800kN：偏小则边缘流动过快，锁扣部、铰链部、风挡部起皱；偏大则流动阻力增大，锁扣部、E 线、风挡部开裂，据此取最优1500kN。弧形板料扫描1100~1700kN，1200~1500 kN 均满足成形性，差异只在回弹量，原因是造型已按方形板料优化到位，选择依据由起皱、开裂转为回弹，取回弹最佳的1350kN。方形板料最大应力258MPa，低于材料抗拉强度；最大回弹 1.2mm，在设计要求内，三道工序回弹补偿后±0.5mm 占比90%以上，弧形板料85%以上。
表2 两种板料CAE结果对比
材料利用率由62.1%提高到66.1%，提高4.0个百分点；两种板料残留量均达最优（前风挡部10mm、E线 9~13mm）。
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一副模具兼容两种板料
拉深模：两种板料卷宽相同，左右 E 线部共用定位板；风挡部与前保险杠部各设两组独立定位——前保险杠部空间紧凑，方形定位靠中间、弧形放两边肩部直线段；风窗部两组叠放，方形在外、弧形在内，避免破坏弧形板料的压料面。初期用方形板料，弧形定位板留待切换时加工。
修边模须兼容两种废料的切断与排出：废料刀按两种废料均能切断设计，下滑通道按较大废料设计，避免卡废料。
前保险杠部定位板布局
风窗部定位板布局
模具整体定位布局
图4 拉深模板料定位
图5 废料刀布局
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实物验证
每种板料各小批量生产 20 件。全工序通过将零件刷红丹后贴合模具零件型面的方法进行模具零件型面符形率的测量，最终确认 2种板料全工序模具零件型面符形率结果：OP10 型面符形率 90% 以上，OP20、OP30 均 80% 以上；拉深件均无开裂、起皱，残留量5mm 以上，可在线自动化生产。精度测量结果见表3。
方形板料零件精度略高，方案以方形板料为基础做回弹补偿；两者精度差异在允许范围内，可互换装配，型面偏差分布均匀。
（a）方形板料拉深零件 （b）方形板料最终零件
（c）弧形板料拉深零件 （d）弧形板料最终零件
图6 零件实物
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结论
（1）三道工序配合拉深造型优化、拉深筋设计与压边圈 0.15 mm 避让，两种板料共用一套工艺造型，最优压边力为1500 kN 与1350 kN。
（2）拉深模两组定位与压边圈局部避让消除两种板料的定位与压紧差异，修边模兼容两种废料切断与排出，实现柔性切换生产。
（3）两种零件品质、精度与装配性能均符合设计要求，可互换装配；方形板料省去初期开卷落料模投入，弧形板料利用率高 4.0 个百分点，两种模式随车型销量切换。该方案可为其他车身覆盖件柔性生产提供参考。
《控制发动机罩内板生产成本的冲压工艺及模具设计》
（马培兵，黎鹏，张继兵，等．东风本田汽车有限公司）
