（a）二维结构
（b）三维结构
图1 左后门锁加强板结构
汽车门锁加强板（左件如图1所示，右件与之对称）是某车型上固定锁的制件，材料为BLC，料厚1.2mm，中等批量。制件型面较复杂，法兰面有多处凸台；侧面孔多，安装锁的异形孔贯穿2个面，孔边线有尺寸精度要求（±0.3mm）。
由图1可见，制件侧面为不规则空间曲面形状，采用传统的成形工艺成形制件容易起皱，采用左、右制件同时拉深方式成形，最后通过切断工序得到左、右制件。
（a）落料+冲孔
（b）拉深
（c）整形
（d）修边+冲孔
（e）侧冲孔
（f）冲孔+侧冲孔+切断
图2 成形工艺方案
由于制件形状限制，制件法兰面未遍及周边，为减少制件法兰面切边工序，在落料+冲孔工序（见图2（a））中需准确冲出制件毛坯的外形形状。为保证制件拉深成形质量，在拉深模压料板上设置了拉深筋。由于制件毛坯的外形形状与尺寸设计准确，拉深模压料板上的拉深筋只是控制板料成形时的拉深阻力，在制件拉深后并没有对制件的形状、尺寸产生不利影响（见图2（b））。制件法兰边上的凸台在整形工序中成形，如图2（c）所示。由于制件侧面孔较多且安装锁的异形孔与圆孔边间距仅2.5mm，为保证侧冲孔凹模的强度，边间距仅2.5mm的异形孔与圆孔分别在不同工序冲出。异形孔共在3道工序中冲出，首先在落料+冲孔冲出一个梯形工艺孔（见图2（a）），在修边+冲孔工序冲出制件上表面异形孔形状（见图2（d）），在冲孔+侧冲孔+切断工序冲出制件侧面上的异形孔形状（见图2（f））。3个直径ϕ21mm的孔在侧冲孔工序中冲出（见图2（e））。
根据以上分析，对制件进行工艺补充完善后，将建立的制件数字模型导入CAE软件中进行成形分析，模拟实际冲压过程中板料的成形过程。通过CAE软件中的FLD成形极限图、料厚变薄率、应力应变图及材料流入率等分析工具对制件成形过程进行综合分析，并反复对制件数字模型进行调整、模拟计算，确定了图2所示的成形工艺方案。
根据对制件的成形工艺分析，在制件整个成形工序中，拉深工序是成形的关键。由于制件形状不规则，导致在拉深的过程中制件异形孔和异形边受力不均匀而产生变形，如何防止拉深过程中异形孔、异形边变形是拉深工序的重点。为保证异形孔和异形边的成形质量，采取了如下措施。
稳定的压边力力源是保证制件拉深成形质量的关键，拉深时压边力的计算公式如下：
根据公司设计规范，同类型制件系数γn取0.22N/mm2。已知制件压料面积为102290mm2，经计算，压边力为22050N。为保证弹簧型号准确性，对制件拉深数字模型进行CAE分析，将制件拉深数字模型导入AutoForm4.0中，模拟实际板料的拉深成形过程，从模拟结果可知，该制件所需的压边力14500N，根据经验，实际压边力需乘以系数1.5，所以该制件压边力应取21750N。
初步设计时，拉深工序准备使用3150kN液压机，采用顶杆顶出，但考虑成形效率低，且设备陈旧，顶杆力较难准确控制，经分析，改用氮气弹簧顶出制件。根据标准件手册，采用最大行程100mm、弹压力为30000N的4个氮气弹簧顶出制件。为保证氮气弹簧的使用寿命，顶出行程取90mm（有效行程90%以内），符合制件的成形要求。
一般拉深件采用坯料外形定位。根据汽车门锁加强板的特点，为保证制件拉深过程中异形孔、异形边尺寸（见图2（a）点划线所示），经分析拉深毛坯采用双重定位方式：外形粗定位+定位孔精定位。首次试模时，先在废料处开双圆孔(ϕ10mm与ϕ12mm)，拉深时发现定位孔有轻微拉长变形。经分析，主要是由于定位销与定位孔为点接触，且压料板是曲面，定位孔与冲压方向不垂直，拉深时易产生侧向力，造成定位孔受拉变形。经分析，决定增大定位销与定位孔的接触面积，采用腰形孔和腰形销进行定位，避免定位孔受拉变形。经实际生产验证，定位腰形孔在成形过程中未发生变形。拉深凸模结构如图3所示。
图3 拉深凸模三维结构
由于制件成形面的不规则性，压料板采用曲面结构，为保证其导向平稳，四角采用耐磨板导滑，同时采用4个氮气弹簧提供动力源，保证模具工作时不受设备顶杆及顶杆力的影响。采用4个调整块，通过增减垫片来控制上模下止点位置，保证制件成形不起皱，无裂纹。压料板结构如图4所示。
图4 压料板结构
对制件拉深数字模型进行CAE分析可知，拉深时制件4处异形边（见图2（a））存在局部起皱风险。在制件拉深成形模拟中导入拉深筋，在Auto Form4.0中选择Model菜单下的Drawbead generator，设置好拉深筋圆弧等参数，通过多次分析运算（见图5），发现采用高为3mm、半径为R6mm的拉深筋成形效果较好（见图4中A-A剖面）。增加拉深筋后，重新进行分析，结果显示制件未发生起皱变形，制件达到成形要求。
图5 Auto Form中拉深筋参数的选择
传统的毛坯尺寸确定方式为：将有异形孔的拉深件整形后，进行激光切割，对比检具确定异形孔及毛坯尺寸的补偿量，反复数次后最终确定毛坯尺寸。
为缩短落料模的制造周期，利用CAE分析软件对毛坯尺寸进行反复计算，确定异形孔补偿量。试模时发现拉深过程中制件成形质量较好，仅试验2次就确定了毛坯尺寸的最终形状和尺寸。
图6 拉深模结构
1.氮气弹簧垫块 2.限位螺钉 3.氮气弹簧 4.垫块 5.下垫板 6.下模座 7.导柱座 8.上模座 9.拉深镶件 10.定位键 11.拉深镶件 12.拉深凸模 13.大腰形销 14.上垫板 15.拉深镶件 16.凹模框 17.导柱 18.粗定位块 19.压料板 20.导向柱 21.耐磨板 22.调整块 23.限位柱 24.腰形销
最终设计的拉深模结构如图6所示。
拉深模有如下特点：
（1）模具外形尺寸800mm×550mm×450mm，采用2000kN冲床进行拉深，比液压机生产效率提高50%。
（2）拉深凹模成形面较复杂，拉深凹模高度为112mm，为方便加工，采用分体式结构，使用3块镶件组成拉深凹模，将拉深凹模内形加工变为外形加工。为保证拉深镶件的使用寿命，拉深镶件加工后进行热处理，再在镶件的成形面进行TD处理，提高其表面耐磨性，避免镶件在拉深过程中拉伤制件。拉深镶件底部采用定位键定位，外部采用模框卡紧，克服拉深时的侧向张力，保证了制件的成形质量。
（3）采用曲面压料板，有效降低拉深深度。经计算压料板顶出高度为90mm，超出制件拉深高度5mm。
（4）上、下模采用4根直径ϕ38mm导柱进行导向，其中1根Y向错位10mm，以避免上、下模安装失误。
（5）采用落料毛坯外形粗定位，定位孔精定位的定位方式。落料毛坯外形上3mm缺口防止毛坯料左、右放置错误而设置。
（a）二维结构
（b）三维结构
图1 左后门锁加强板结构
汽车门锁加强板（左件如图1所示，右件与之对称）是某车型上固定锁的制件，材料为BLC，料厚1.2mm，中等批量。制件型面较复杂，法兰面有多处凸台；侧面孔多，安装锁的异形孔贯穿2个面，孔边线有尺寸精度要求（±0.3mm）。
由图1可见，制件侧面为不规则空间曲面形状，采用传统的成形工艺成形制件容易起皱，采用左、右制件同时拉深方式成形，最后通过切断工序得到左、右制件。
（a）落料+冲孔
（b）拉深
（c）整形
（d）修边+冲孔
（e）侧冲孔
（f）冲孔+侧冲孔+切断
图2 成形工艺方案
由于制件形状限制，制件法兰面未遍及周边，为减少制件法兰面切边工序，在落料+冲孔工序（见图2（a））中需准确冲出制件毛坯的外形形状。为保证制件拉深成形质量，在拉深模压料板上设置了拉深筋。由于制件毛坯的外形形状与尺寸设计准确，拉深模压料板上的拉深筋只是控制板料成形时的拉深阻力，在制件拉深后并没有对制件的形状、尺寸产生不利影响（见图2（b））。制件法兰边上的凸台在整形工序中成形，如图2（c）所示。由于制件侧面孔较多且安装锁的异形孔与圆孔边间距仅2.5mm，为保证侧冲孔凹模的强度，边间距仅2.5mm的异形孔与圆孔分别在不同工序冲出。异形孔共在3道工序中冲出，首先在落料+冲孔冲出一个梯形工艺孔（见图2（a）），在修边+冲孔工序冲出制件上表面异形孔形状（见图2（d）），在冲孔+侧冲孔+切断工序冲出制件侧面上的异形孔形状（见图2（f））。3个直径ϕ21mm的孔在侧冲孔工序中冲出（见图2（e））。
根据以上分析，对制件进行工艺补充完善后，将建立的制件数字模型导入CAE软件中进行成形分析，模拟实际冲压过程中板料的成形过程。通过CAE软件中的FLD成形极限图、料厚变薄率、应力应变图及材料流入率等分析工具对制件成形过程进行综合分析，并反复对制件数字模型进行调整、模拟计算，确定了图2所示的成形工艺方案。
根据对制件的成形工艺分析，在制件整个成形工序中，拉深工序是成形的关键。由于制件形状不规则，导致在拉深的过程中制件异形孔和异形边受力不均匀而产生变形，如何防止拉深过程中异形孔、异形边变形是拉深工序的重点。为保证异形孔和异形边的成形质量，采取了如下措施。
稳定的压边力力源是保证制件拉深成形质量的关键，拉深时压边力的计算公式如下：
根据公司设计规范，同类型制件系数γn取0.22N/mm2。已知制件压料面积为102290mm2，经计算，压边力为22050N。为保证弹簧型号准确性，对制件拉深数字模型进行CAE分析，将制件拉深数字模型导入AutoForm4.0中，模拟实际板料的拉深成形过程，从模拟结果可知，该制件所需的压边力14500N，根据经验，实际压边力需乘以系数1.5，所以该制件压边力应取21750N。
初步设计时，拉深工序准备使用3150kN液压机，采用顶杆顶出，但考虑成形效率低，且设备陈旧，顶杆力较难准确控制，经分析，改用氮气弹簧顶出制件。根据标准件手册，采用最大行程100mm、弹压力为30000N的4个氮气弹簧顶出制件。为保证氮气弹簧的使用寿命，顶出行程取90mm（有效行程90%以内），符合制件的成形要求。
一般拉深件采用坯料外形定位。根据汽车门锁加强板的特点，为保证制件拉深过程中异形孔、异形边尺寸（见图2（a）点划线所示），经分析拉深毛坯采用双重定位方式：外形粗定位+定位孔精定位。首次试模时，先在废料处开双圆孔(ϕ10mm与ϕ12mm)，拉深时发现定位孔有轻微拉长变形。经分析，主要是由于定位销与定位孔为点接触，且压料板是曲面，定位孔与冲压方向不垂直，拉深时易产生侧向力，造成定位孔受拉变形。经分析，决定增大定位销与定位孔的接触面积，采用腰形孔和腰形销进行定位，避免定位孔受拉变形。经实际生产验证，定位腰形孔在成形过程中未发生变形。拉深凸模结构如图3所示。
图3 拉深凸模三维结构
由于制件成形面的不规则性，压料板采用曲面结构，为保证其导向平稳，四角采用耐磨板导滑，同时采用4个氮气弹簧提供动力源，保证模具工作时不受设备顶杆及顶杆力的影响。采用4个调整块，通过增减垫片来控制上模下止点位置，保证制件成形不起皱，无裂纹。压料板结构如图4所示。
图4 压料板结构
对制件拉深数字模型进行CAE分析可知，拉深时制件4处异形边（见图2（a））存在局部起皱风险。在制件拉深成形模拟中导入拉深筋，在Auto Form4.0中选择Model菜单下的Drawbead generator，设置好拉深筋圆弧等参数，通过多次分析运算（见图5），发现采用高为3mm、半径为R6mm的拉深筋成形效果较好（见图4中A-A剖面）。增加拉深筋后，重新进行分析，结果显示制件未发生起皱变形，制件达到成形要求。
图5 Auto Form中拉深筋参数的选择
传统的毛坯尺寸确定方式为：将有异形孔的拉深件整形后，进行激光切割，对比检具确定异形孔及毛坯尺寸的补偿量，反复数次后最终确定毛坯尺寸。
为缩短落料模的制造周期，利用CAE分析软件对毛坯尺寸进行反复计算，确定异形孔补偿量。试模时发现拉深过程中制件成形质量较好，仅试验2次就确定了毛坯尺寸的最终形状和尺寸。
图6 拉深模结构
1.氮气弹簧垫块 2.限位螺钉 3.氮气弹簧 4.垫块 5.下垫板 6.下模座 7.导柱座 8.上模座 9.拉深镶件 10.定位键 11.拉深镶件 12.拉深凸模 13.大腰形销 14.上垫板 15.拉深镶件 16.凹模框 17.导柱 18.粗定位块 19.压料板 20.导向柱 21.耐磨板 22.调整块 23.限位柱 24.腰形销
最终设计的拉深模结构如图6所示。
拉深模有如下特点：
（1）模具外形尺寸800mm×550mm×450mm，采用2000kN冲床进行拉深，比液压机生产效率提高50%。
（2）拉深凹模成形面较复杂，拉深凹模高度为112mm，为方便加工，采用分体式结构，使用3块镶件组成拉深凹模，将拉深凹模内形加工变为外形加工。为保证拉深镶件的使用寿命，拉深镶件加工后进行热处理，再在镶件的成形面进行TD处理，提高其表面耐磨性，避免镶件在拉深过程中拉伤制件。拉深镶件底部采用定位键定位，外部采用模框卡紧，克服拉深时的侧向张力，保证了制件的成形质量。
（3）采用曲面压料板，有效降低拉深深度。经计算压料板顶出高度为90mm，超出制件拉深高度5mm。
（4）上、下模采用4根直径ϕ38mm导柱进行导向，其中1根Y向错位10mm，以避免上、下模安装失误。
（5）采用落料毛坯外形粗定位，定位孔精定位的定位方式。落料毛坯外形上3mm缺口防止毛坯料左、右放置错误而设置。