在冲压模具开发设计过程中，由于零件材料性能和冲压工艺的变化，经常会碰到依据经验公式设计得出的工艺参数不可靠的问题。随着计算机技术的发展 、有限元方法的成熟和塑性变形理论 的丰富，板料成形数值模拟技术 为冲压生产提供了一条

高效的技术途径 。当前 ，板料成形数值模拟技术已较成熟地应用于单工序 冲压成形分析中 ，而对于多工序冲压成形的板料成形数值模拟的应用研究仍是目前的热焦明成等对汽车钢圈的拉深、成形与翻边3 个工序进行了数值模拟，预测了成形中可能出现的缺陷；夏琴香等〔12 运] 用Dynafonn软件对空调换热器跳片的6道拉深工序进行了数值模拟，通过优化工艺解决了拉深过程中的破裂问题；周杰等以汽车前门内板为研究对象，对5道冲压工序的回弹量进行预测，在此基础上提出了模具结构优化方案；毛卫国04针对汽车纵梁多工序成形过程中的开裂、回弹问题通过数值模拟，优化工艺参数，提高了零件的尺寸精度

目前的文献主要集中于对已经确定的成形工艺进行数值模拟，而对成形工艺设计方面的内容介绍较少。本文基于Dynaform软件，综合运用多步逆向展开技术和单工位多工序成形分析方法设计了某型弹簧座的6个成形工序，并对成形中可能出现的缺陷进行了预测，为多工序模具结构设计及工艺调整提供了参考

1弹簧座结构特点

某型弹簧座是汽车减震器的组成部分，主要起支撑减震弹簧的作用。零件材料为冷轧碳素钢 SPCC，板料厚度2 mm弹簧座结构特点如图1所示：零件内部为翻孔结构，外部为螺旋曲面，曲面上有漏油孔和尖角。要求成形后的制件螺旋曲面过渡圆滑，翻孔处不允许出现开裂、起皱等缺陷

2弹簧座多工序成形方案设计

根据弹簧座的结构特点，该零件无法一次成形，需要制定多工序成形方案。首先，分别确定翻孔结构和螺旋曲面的成形工艺：翻孔结构成形需要依次经过拉深、校形、冲孔和翻孔4道工艺；螺旋曲面成形需要依次经过修边、成形、尖角修边和冲漏油孔4道工艺然后，采用逆序展料法，将二者的成形工艺进行整合，确定弹簧座的成形方案

为了减少开模数量，将曲面的尖角修边、冲漏油孔与翻边冲孔同工步进行若将成形作为最后一道工序，则无法满足漏油孔和尖角的尺寸要求，因此，将翻孔作为最后一道工序。按照翻孔要求设计的翻孔凸模和上下模面如图2所示。

翻孔前，需先进行翻边冲孔，设计翻孔展开面，零件展开后的冲孔轮廓线如图3所示

同工步进行的曲面尖角修边和冲漏油孔的冲裁位置、尺寸等信息可根据零件结构直接获取

为了简化模具结构，安排成形为冲孔的上一工序。设计好成形模具后，还需要设计定位块对坯料进行成形前定位，如图4所示。

成形的前一工序为修边。设计成形展开面，零件展开后的修边线如图5所示直接展开得到的修边线很粗糙，需要进行修正。

在成形展开面的基础上，设计校形模具的凸模、凹模和压料板，如图6所示

将拉深作为第1道工序。在图7所示的A一A位置做包络圆弧，预估球形凸模的半径为38 mm。

为避免校形和翻孔时发生破裂，需要预留材料，确定球形凸模的半径为38巧mm,球形拉深模具如图8所示。

3弹簧座多工序成形数值模拟

3· 1有限元建模

将弹簧座模型一次展开，预估零件坯料的尺寸为129．59 mm × 127．12 mm,如图9所示

考虑到成形过程中的冲裁搭边量、压边力等因素，调整坯料的尺寸为140 mm × 140 mm采用自适应网格技术对板料进行网格划分，设置网格的最大尺寸为2 mm,最小尺寸为0· 1 mm

为了精确描述模具面的几何形状，采用大量的三角形单元划分模具网格。设置模具网格的最大尺寸为2 mm,最小尺寸为0· 1 mm,以满足模具网格单元与坯料网格单元之间的适应性要求

3· 2多工序成形设置

拉深、校形、成形和翻孔工序都分为closing和 drawing两个阶段。closing阶段，为了节省计算时间，设置工具的运行速度为2000 mm · s- · drawing 阶段，为了降低动能效应，提高计算的精度，设置工具的运行速度为500 mm · s 1

修边与冲孔虽然都属于冲裁工艺，但修边冲裁下的部分是零件，而冲孔冲裁下的部分是废料因此，修边和冲孔工序需要分别定义，冲裁方向均调整为朝向板料的方向。为了提高冲裁计算的精度，需要沿着冲裁线细化板料网格。回弹对产品最终的成形尺寸有重要影响，在成形分析完成后，必须对产品的回弹进行分析。由于在划分坯料网格时采用了自适应网格技术来增加网格的数目，进行回弹分析时，为了提高计算速度，同时降低隐式回弹分析时出现收敛性问题的几率，需要对网格进行粗化1s.

最后，设置坯料在各工序间的传递信息。坯料传递的原则为：保证坯料按照既定的方案完成冲压，且传递过程中不会与模具发生干涉。多工序成形的求解模型如图10所示。成形预览无误后，提交LS一DYNA求解器进行计算.

3· 3成形结果分析及验证

3．3．1成形质量分析

图1 1为弹簧座的成形极限图，翻孔边缘有3处零星开裂，起皱集中在弹簧座的支撑曲面区域。根据零件的实际使用情况，弹簧对支撑区域的磨损较为剧烈，这些位置的适当增厚对零件使用有利。成形缺陷与板料的厚度变化密切相关，需要结合板料减薄率云图对缺陷做更深人的分析

3，3，2 成形厚度分析

根据产品的质检要求，板料的减薄率不能超过 30％。图12a为减薄率超过30％的等值线云图，超过限制的区域集中在翻孔的两个突起位置，这也是成形极限图中出现破裂的位置。实际生产时，可通过倒角、修整翻边冲孔线、添加润滑油等方式，避免破裂产生。质检要求中并未限制板料的增厚率，根据同类型零件的生产经验。，增厚率在20％以内能满足使用要求。图12b为增厚率超过20％的等值线云图，只有成形面上的小处区域超过限制，可在实际生产中采取人工现场修模的方法来消除缺陷

3 · 3．3回弹量分析

回弹量直接决定了产品最终的成形尺寸。如图 13所示，弹簧座的回弹量不超过0．25 mm,在弹簧座尺寸公差允许的范围内

3 · 3 · 4试验验证

按照本文提出的工艺方案加工模具，进行试生产得到的产品如图14所示。非对称螺旋曲面过渡平顺，未出现严重起皱；翻孔位置未出现破裂，符合技术要求和装配要求 ，为合格零件

(1)针对某型弹簧座的结构及成形要求 ，采用逆向展 料法 ，制 定 了该 零 件拉 深 、校形 、修 边 、成肜、冲孑L和翻孔 6个工序的冲压成形方案。

(2)利用 Dynaform软件进行了弹簧座成形全工序数值模拟 ，并对成形极限图、减薄率云图以及回弹量云图进行了分析，模拟结果符合零件的成形要求。