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MPa以上，达到MPa以上即为超高强度板，有的牌号其抗拉强度可达到1,,MPa，最高可达到l,MPa，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mm，宽mm，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CRLA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。
4OP10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。
5OP20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。
6OP30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°,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。
7OP40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。