聶 昕 申丹鳳

1.湖南大學(xué)汽車(chē)車(chē)身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙，410082 2.湖南湖大艾盛汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，長(zhǎng)沙，410205

0 引言

汽車(chē)鈑金件的回彈問(wèn)題（回彈預(yù)測(cè)及補(bǔ)償）一直是汽車(chē)行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。大量的學(xué)者及工程技術(shù)人員對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了分析、研究、探索，并取得了一定的成果。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的三維回彈量預(yù)測(cè)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǘ疾粔蚶硐耄绕涫遣捎酶邚?qiáng)度鋼板的零件，預(yù)測(cè)和補(bǔ)償?shù)男Ч?。相比之下，?jiǎn)單形狀零件二維回彈量預(yù)測(cè)和補(bǔ)償?shù)木冗€是比較讓人滿(mǎn)意的。

1996年，Karafillis等［1］在板件回彈補(bǔ)償?shù)哪＞咴O(shè)計(jì)中，采用了截面法來(lái)計(jì)算、判斷回彈大小，模具的補(bǔ)償精度較高。2007年，聶昕等［2］利用二維截面法對(duì)汽車(chē)梁類(lèi)件回彈進(jìn)行了研究，取得了不錯(cuò)的效果。2009年，劉迪輝等［3］利用截面法提出了一種針對(duì)任意截面形狀的回彈計(jì)算理論方法，最后通過(guò)某B柱零件證明了其方法的可行性。2011年，吳磊等［4－5］基于截面法對(duì)沖壓回彈的特征進(jìn)行了分析并建立了一套評(píng)價(jià)方法，將回彈模式簡(jiǎn)化為純幾何運(yùn)動(dòng)，并應(yīng)用優(yōu)化方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，此方法工程實(shí)用性強(qiáng)。

但隨著高強(qiáng)度鋼板在車(chē)身上的大量應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度鋼板的回彈量及變形模式與普通低碳鋼零件相比有明顯不同，其回彈量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通低碳鋼的回彈量，而且側(cè)壁的卷曲回彈更明顯，在成形、切邊后容易發(fā)生縱向回彈等。因此，利用截面法對(duì)高強(qiáng)度梁類(lèi)件的回彈進(jìn)行研究出現(xiàn)了新的問(wèn)題：一是縱向回彈問(wèn)題，在低碳鋼材料梁類(lèi)件的沖壓過(guò)程中，零件的縱向方向拉延很充分，發(fā)生了比較充分的塑性變形，一般很少會(huì)出現(xiàn)縱向回彈，回彈補(bǔ)償精度也能保證?？墒牵邚?qiáng)度鋼板材料的高強(qiáng)度、低延伸率的特點(diǎn)造成了梁類(lèi)件往往在縱向也會(huì)發(fā)生回彈，且數(shù)值較大，回彈結(jié)果不能忽略。2010年，錢(qián)直睿等［6］在研究卡車(chē)的縱梁回彈時(shí)也發(fā)現(xiàn)了此問(wèn)題，他們通過(guò)多次試驗(yàn)及工藝修改確定了回彈量及補(bǔ)償量并控制回彈量在3mm內(nèi)。另一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題就是在回彈補(bǔ)償時(shí)，截面法無(wú)法正確考慮到零件側(cè)壁補(bǔ)償后可能出現(xiàn)的負(fù)角問(wèn)題，尤其是在側(cè)壁出現(xiàn)卷曲回彈時(shí)，負(fù)角問(wèn)題更為嚴(yán)重。這個(gè)問(wèn)題是現(xiàn)有二維截面法無(wú)法解決的，也是上述文獻(xiàn)沒(méi)有考慮到的。Dutton等［7］在2005年對(duì)防撞梁進(jìn)行回彈補(bǔ)償時(shí)提出了避免負(fù)角的算法，但同時(shí)也提出該算法僅能用于該防撞梁，沒(méi)有普遍性。Ninshu等［8］提出負(fù)角邊界的概念，通過(guò)負(fù)角邊界來(lái)控制回彈位移的最大比例系數(shù)，超過(guò)負(fù)角邊界的比例系數(shù)需要重新通過(guò)工藝及型面進(jìn)行修正。2011年，Lee等［9］在預(yù)測(cè)高級(jí)高強(qiáng)度鋼回彈時(shí)，指出要注意考慮沖壓負(fù)角對(duì)回彈模擬及補(bǔ)償?shù)挠绊憽?/p>

因此，本文針對(duì)高強(qiáng)度鋼板材料梁類(lèi)件出現(xiàn)縱向回彈及進(jìn)行回彈補(bǔ)償時(shí)易出現(xiàn)側(cè)壁沖壓負(fù)角的問(wèn)題，對(duì)二維截面算法進(jìn)行修正，主要包括二維截面法的回彈預(yù)測(cè)和回彈補(bǔ)償兩個(gè)方面。以某汽車(chē)前縱梁為例，利用修正后的二維截面法對(duì)其進(jìn)行回彈預(yù)測(cè)及回彈補(bǔ)償，并對(duì)比了算法修正前后結(jié)果的差異性。

1 二維截面算法基本思想

二維截面算法是筆者在2007年提出的一種用于汽車(chē)梁類(lèi)件回彈預(yù)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?］，它是提取梁類(lèi)零件各典型關(guān)鍵截面，對(duì)其截面進(jìn)行二維回彈計(jì)算并根據(jù)回彈補(bǔ)償公式進(jìn)行回彈節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償、循環(huán)迭代計(jì)算，從而得到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的補(bǔ)償截面的一種優(yōu)化方法。其基本流程如圖1所示。

2 二維截面算法的修正

針對(duì)采用高強(qiáng)度鋼板材料出現(xiàn)的回彈新問(wèn)題及二維截面算法的局限性，本文分別對(duì)考慮縱向回彈的回彈計(jì)算、回彈補(bǔ)償以及考慮沖壓負(fù)角的回彈補(bǔ)償算法進(jìn)行修正。修正后的算法將根據(jù)各個(gè)關(guān)鍵截面各節(jié)點(diǎn)的回彈值，組合進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位移的處理及調(diào)整。

圖1 二維截面法流程圖

2.1 考慮縱向回彈的二維截面法回彈計(jì)算

二維截面法只考慮了橫向回彈，通過(guò)對(duì)零件各個(gè)橫向關(guān)鍵截面的回彈分析，來(lái)確定其截面的回彈補(bǔ)償量，各個(gè)截面之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)。零件縱向回彈的出現(xiàn)，就必然要考慮各個(gè)截面之間的聯(lián)系。

根據(jù)初始整體回彈結(jié)果及零件縱向的復(fù)雜程度，選取合適的零件縱向關(guān)鍵截面，一般選取1～3個(gè)典型截面。對(duì)其縱向截面按照設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行精確成形、回彈分析，計(jì)算出縱向截面各個(gè)位置的回彈情況，用于評(píng)價(jià)零件的縱向回彈水平。將各個(gè)位置的Z向回彈情況，根據(jù)零件各個(gè)橫向截面的位置進(jìn)行插值處理，從而得到各個(gè)橫向截面的考慮縱向回彈的真實(shí)回彈值。

回彈前，截面某點(diǎn)坐標(biāo)N0＝（X0，Y0，Z0），回彈后，該點(diǎn)坐標(biāo)為N1＝（X1，Y0，Z1），考慮縱向回彈后，該點(diǎn)坐標(biāo)為 N1＝（X1，Y0，Z1＋Zri），該點(diǎn)的回彈量為

式中，Zri是縱向回彈各個(gè)截面上的回彈量。

2.2 考慮縱向回彈的二維截面法回彈補(bǔ)償

在對(duì)零件各個(gè)關(guān)鍵截面進(jìn)行二維回彈分析后，需要對(duì)其進(jìn)行回彈補(bǔ)償來(lái)解決零件的回彈問(wèn)題。對(duì)比截面內(nèi)回彈前后節(jié)點(diǎn)的回彈值，根據(jù)二維截面回彈補(bǔ)償算法來(lái)對(duì)截面上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回彈補(bǔ)償。

未修正前的二維截面法節(jié)點(diǎn)回彈補(bǔ)償公式為

S1集：節(jié)點(diǎn) N2＝ （（2 X0－X1），Y0，Z0）

S2集：節(jié)點(diǎn) N2＝ （（2 X0－X1），Y0，2Z0－Z1）

其中，S1集包含頂面和兩側(cè)面的節(jié)點(diǎn)；而S2集主要包含底面翻邊和側(cè)面底圓角上的節(jié)點(diǎn)。

由于高強(qiáng)度鋼零件存在不可忽略的縱向回彈Zr，原有的補(bǔ)償算法得不出準(zhǔn)確的補(bǔ)償值，所以必須利用縱向回彈Zr來(lái)對(duì)各截面的回彈補(bǔ)償算法進(jìn)行修正。

算法修正后，S1的節(jié)點(diǎn)N2＝（（2 X0－X1），Y0，Z0－KZri）；而S2的回彈補(bǔ)償后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為N2＝（（2 X0－X1），Y0，2Z0－Z1－KZri）。其中，K 是比例系數(shù)，K 值一般小于或者等于1。

經(jīng)過(guò)大量回彈算例的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，隨著板件材料抗拉強(qiáng)度的升高，尤其是新型超高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用后，通過(guò)節(jié)點(diǎn)偏置補(bǔ)償算法補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的距離往往不夠，需要較多次的迭代，反復(fù)補(bǔ)償才行，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以，根據(jù)實(shí)踐積累的大量數(shù)據(jù)，在偏置算法上又增加了兩個(gè)參數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化完善了節(jié)點(diǎn)偏置算法。

設(shè)I為材料系數(shù)，I＝f（t，σb）代表了材料系數(shù)與板厚t和材料抗拉強(qiáng)度σb兩個(gè)變量的一個(gè)函數(shù)關(guān)系，0.8≤I≤2.2，其中t0＝1.2mm，σb0＝270MPa，即t0、σb0為適用于此節(jié)點(diǎn)偏置算法的普通板材的一般標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)J為整體能動(dòng)控制系數(shù)，一般為0.9≤J≤1.3。所以，最終修正后回彈補(bǔ)償算法為S1集：節(jié)點(diǎn) N2＝J（I（2 X0－X1），Y0，Z0－KZri）；S2集：節(jié) 點(diǎn) N2＝J（I（2 X0－X1），Y0，2Z0－Z1－KZri）。

2.3 考慮沖壓負(fù)角的二維截面法回彈補(bǔ)償

當(dāng)零件出現(xiàn)較大回彈，尤其材料采用的是超高強(qiáng)度鋼板時(shí)，在回彈補(bǔ)償時(shí)，要特別注意板件側(cè)壁補(bǔ)償?shù)呢?fù)角問(wèn)題。

梁類(lèi)件側(cè)壁的拔模角度數(shù)不大，一般都小于10°。如果回彈量較大，而零件的拔模傾角又不夠大，就可能出現(xiàn)補(bǔ)償后的型面出現(xiàn)負(fù)角問(wèn)題，這樣的型面模具是無(wú)法進(jìn)行沖壓、調(diào)試的。一般希望補(bǔ)償側(cè)壁后的傾角要至少大于β，1°＜β＜3°。這樣的拔模角度才有利于成形。

所以，如果發(fā)現(xiàn)型面補(bǔ)償后傾角小于β的情況，就必須重新調(diào)整。

按照回彈類(lèi)型的不同，修正負(fù)角的補(bǔ)償算法分為兩種情況：

第一種是發(fā)生截面角度回彈，尤其是側(cè)面發(fā)生角度回彈時(shí)，即側(cè)面形狀沒(méi)有發(fā)生變化，只是側(cè)面與沖壓方向的角度發(fā)生了變化。在這種狀態(tài)下，補(bǔ)償后的側(cè)壁節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和成品節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)保持一致，法蘭邊的節(jié)點(diǎn)沿用原算法求得新坐標(biāo)（修正負(fù)角算法1）。 其中，側(cè)壁節(jié)點(diǎn)：N2＝（X0，Y0，Z0）； 法 蘭 邊 節(jié) 點(diǎn)：N2＝J（I（2 X0－ X1），Y0，2Z0－Z1）。回彈前截面某點(diǎn)坐標(biāo)N0＝（X0，Y0，Z0）；回彈后該點(diǎn)坐標(biāo)為 N1＝（X1，Y0，Z1），具體見(jiàn)圖2所示。

圖2 梁類(lèi)件截面示意圖

在回彈補(bǔ)償后，對(duì)截面節(jié)點(diǎn)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合時(shí)，法蘭邊擬和的曲線(xiàn)和側(cè)壁擬和的曲線(xiàn)按照零件圓角值光順連接即可。由于對(duì)截面進(jìn)行了負(fù)角修正，修正后肯定在長(zhǎng)度上和成品有偏差，一般都偏小。所以，為了保證截面線(xiàn)的長(zhǎng)度相等，一定要對(duì)修正后的補(bǔ)償截面線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。

這種修正方法較簡(jiǎn)單，原因是角度回彈相對(duì)于卷曲回彈和扭曲回彈變形更加規(guī)則，形狀更好控制。在存在基本補(bǔ)償?shù)那闆r下，只需調(diào)節(jié)凸模圓角和利用整形工序即可控制，所以，只需要保證把法蘭邊補(bǔ)償?shù)轿患纯伞?cè)壁的補(bǔ)償可以通過(guò)側(cè)整形解決。

第二種情況是出現(xiàn)卷曲回彈的時(shí)候。這種情況一般出現(xiàn)在DP鋼和TRIP鋼這種高級(jí)或者超高強(qiáng)度鋼板零件。這時(shí)候用上述修正補(bǔ)償算法效果不好，因?yàn)閭?cè)壁出現(xiàn)了卷曲，如果側(cè)壁還是保持不變的話(huà)，永遠(yuǎn)無(wú)法補(bǔ)正卷曲情況。所以，第二種修正補(bǔ)償算法（修正負(fù)角算法2）是：

考慮整個(gè)域?yàn)樗阉鲄^(qū)間，設(shè)側(cè)壁上補(bǔ)償后緊鄰的兩節(jié)點(diǎn)為 An（Xn，Zn），An＋1（Xn＋1，Zn＋1），如果?＝arctan＞β，最終An＋1坐標(biāo)為（Xn＋1，Zn＋1）；如果?＝arctan≤β，最終An＋1坐標(biāo)為（Xn＋dsinβ，Zn＋dcosβ）。其中d＝

法蘭邊上的節(jié)點(diǎn)保持不變，側(cè)壁和法蘭邊之間的過(guò)渡節(jié)點(diǎn)需要用大圓角插值來(lái)實(shí)現(xiàn)。在構(gòu)造B樣條曲線(xiàn)時(shí)，用大圓角對(duì)圓角處節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擬和，保持其光順性。

3 考慮縱向回彈及沖壓負(fù)角的拼焊板縱梁回彈計(jì)算及補(bǔ)償

以一個(gè)典型案例來(lái)反映考慮縱向回彈及沖壓負(fù)角的二維截面法的應(yīng)用。此零件是某車(chē)型的前縱梁后段加強(qiáng)板，采用激光拼焊板沖壓而成。材料分別為CR780DP和CR340LA，板厚為1.75mm和2.0mm，屬于新型高強(qiáng)度鋼板。材料特性如表1所示。零件及工藝補(bǔ)充面見(jiàn)圖3。該縱梁的成型工序包括：拉延，修邊，翻邊整形，沖孔－側(cè)沖孔。

表1 拼焊板的材料性能參數(shù)

圖3 拼焊板縱梁零件及工藝補(bǔ)充面

3.1 拼焊板縱梁的二維截面回彈計(jì)算

該零件整體形狀比較單一，為典型梁類(lèi)件，應(yīng)用二維截面法進(jìn)行分析如下。首先進(jìn)行整體回彈計(jì)算，了解變形趨勢(shì)、確定外部參數(shù)及關(guān)鍵截面。此縱梁的成形工序包括：拉延，修邊，翻邊整形，沖孔－側(cè)沖孔。其中，拉延工序（OP10）的壓邊力為784kN，翻邊整形工序（OP30）的壓邊力為117.6kN。

從圖4整體回彈云圖上可以看出，縱梁兩端都有上跳的回彈現(xiàn)象，而且回彈量比較大，在3～5mm之間，1號(hào)點(diǎn)的回彈量為4.34mm。2號(hào)點(diǎn)的回彈量為3.00mm。而法蘭邊的最大回彈量達(dá)到了9mm。這說(shuō)明該高強(qiáng)度鋼縱梁不僅法蘭邊回彈量大，而且由于未發(fā)生充分的塑性變形，造成兩端部上跳回彈。這就要求除了選取橫向截面計(jì)算橫向回彈外，一定需要對(duì)零件縱向做二維截面的回彈分析來(lái)確定零件的縱向回彈量。

圖4 零件修邊后的整體回彈圖

為了保證精度，選取20個(gè)橫向截面和3個(gè)縱向截面作為分析截面，然后利用二維截面法借助有限元軟件LS－DYNA進(jìn)行成形、回彈計(jì)算。如圖5所示。

圖6、圖7列出了最大回彈截面X＝－267mm處的回彈云圖和截面位置回彈圖。

圖5 零件選取的關(guān)鍵二維截面

從圖中可以看出，截面右側(cè)最大回彈位移為10.9mm，左側(cè)最大回彈位移為8.7mm，基本上屬于角度回彈。位置回彈圖展示了截面回彈值和截面位置的關(guān)系。其他截面回彈值見(jiàn)表2。

圖6 截面X＝－267mm處的回彈云圖

圖7 截面X＝－267mm處的回彈圖

表2 各截面數(shù)值計(jì)算回彈值

圖8為Y＝0處的縱向截面回彈圖，截面的兩端明顯發(fā)生變形，產(chǎn)生比較大的回彈。計(jì)算值比整體預(yù)測(cè)值要大一些，但整體趨勢(shì)保持一致?？v向截面回彈的最大值為6.36mm，出現(xiàn)在材料為CR340LA的這部分零件的端頭（即圖8云圖的最右端），在縱向方向坐標(biāo)X＝278mm的位置，回彈基本消失，回彈量幾乎為零。而材料為CR780DP的這一部分拼焊零件從左邊端頭到縱向方向坐標(biāo)X＝－579mm的位置，回彈量基本一致；然后從縱向方向坐標(biāo)X＝－579mm到X＝－254mm位置，回彈量基本按線(xiàn)形下降直到0；中間一段基本上沒(méi)有回彈，最大值才0.2mm。所以，在回彈截面節(jié)點(diǎn)偏置后，根據(jù)縱向截面的回彈值，需要對(duì)各截面的Z向位置進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。根據(jù)工程問(wèn)題的精密要求，可以進(jìn)行函數(shù)擬合來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。

圖8 Y＝0處的縱向截面回彈圖

通過(guò)橫向及縱向各截面的回彈分析，可以得到該零件的回彈情況，橫向回彈的最大值為10.9mm，縱向回彈的最大值為6.36mm。兩端端頭上跳比較嚴(yán)重。實(shí)際試模板件回彈結(jié)果見(jiàn)圖9。從圖9可以看到，板件兩端的確有比較大的Z向回彈，經(jīng)測(cè)量最大回彈值有7.5mm，和截面法計(jì)算出來(lái)的回彈值比較接近。最大的回彈發(fā)生在X＝－245mm左右的區(qū)域，回彈值為12mm。

圖9 實(shí)際沖壓板件的回彈

3.2 拼焊板縱梁的二維截面回彈補(bǔ)償

根據(jù)各典型截面的回彈計(jì)算值可以發(fā)現(xiàn)，該零件的兩端存在較大的縱向回彈，中部的縱向回彈不大，但側(cè)壁尤其是法蘭邊的回彈較大，最大回彈量在10mm以上，存在回彈補(bǔ)償時(shí)出現(xiàn)沖壓負(fù)角的危險(xiǎn)。下面選擇典型截面來(lái)說(shuō)明二維截面算法的修正。

3.2.1 考慮縱向回彈的二維截面修正

根據(jù)零件各縱向截面和橫向截面的回彈分析結(jié)果，對(duì)其截面節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回彈補(bǔ)償。其中修正后的回彈補(bǔ)償算法為

S1集：節(jié)點(diǎn)N2＝J（I（2 X0－X1），Y0，Z0－KZri）。

S2集：節(jié)點(diǎn) N2＝J（I（2 X0－X1），Y0，2Z0－Z1－KZri）。

其中拼焊板中材料為CR780的截面材料補(bǔ)償系數(shù)I取1.42，材料為CR340的截面材料補(bǔ)償系數(shù)I取1.20。而且對(duì)各截面回彈補(bǔ)償?shù)拇笮】梢酝ㄟ^(guò)能動(dòng)系數(shù)J根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行能動(dòng)地控制，本例20個(gè)截面的系數(shù)J取值在0.9～1.2之間。取截面X＝－588mm處回彈狀況來(lái)對(duì)比整個(gè)補(bǔ)償算法修正前后的不同。圖10顯示了該截面在回彈前、回彈后，以及算法修正前的補(bǔ)償后、算法修正后的補(bǔ)償后四種狀態(tài)。

圖10 X＝－588mm截面的補(bǔ)償算法修正前后的對(duì)比圖

從圖10可以看出，考慮了縱向回彈的狀態(tài)和沒(méi)考慮縱向回彈的狀態(tài)差了很多。最后修改的型面和原補(bǔ)償型面也有了很大的變化，尤其在兩端部。

3.2.2 考慮沖壓負(fù)角的二維截面修正

在此縱梁上取X＝－213mm處一截面，此處的回彈比較大，最大值為8mm。而側(cè)面拔模角度比較小，左側(cè)為6°，右側(cè)為5°。左側(cè)壁經(jīng)過(guò)回彈補(bǔ)償后，發(fā)現(xiàn)拔模傾角幾乎為0。這樣不滿(mǎn)足要求，需要進(jìn)行修正。經(jīng)過(guò)測(cè)量，左側(cè)回彈基本上能算作純粹回彈或者直回彈。所以利用修正負(fù)角算法1就可以解決。而從右側(cè)壁的回彈可以看出，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后，右側(cè)壁的拔模傾角出現(xiàn)了負(fù)角，而且由于零件造型的原因，右側(cè)壁在1／3處有條棱線(xiàn)，在成形過(guò)程中起到了一個(gè)卡子的作用。所以棱線(xiàn)上回彈較少，幾乎沒(méi)有，但棱線(xiàn)下出現(xiàn)了卷曲回彈。這就必須要求應(yīng)用修正負(fù)角算法2來(lái)對(duì)側(cè)壁進(jìn)行修正。修正后的對(duì)比圖如圖11所示。

圖11 修正補(bǔ)償算法前后截面的對(duì)比

從圖11可以看出，左側(cè)壁的直回彈補(bǔ)償，修正前后區(qū)別較大，主要是在側(cè)壁的角度上，但是底面的法蘭邊補(bǔ)償會(huì)起到牽制作用，再進(jìn)行成形、回彈迭代計(jì)算時(shí)，回彈量會(huì)減小很多，而且，將很少發(fā)生回彈的轉(zhuǎn)化。

而右側(cè)壁的卷曲回彈，通過(guò)修正負(fù)角算法2得出的補(bǔ)償截面線(xiàn)的拔模角定為2°。由于側(cè)壁存在卷曲回彈，按照修正算法1的補(bǔ)償?shù)贸龅难a(bǔ)償線(xiàn)無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槠錄](méi)有考慮側(cè)壁卷曲變形問(wèn)題。為了保證補(bǔ)償后的截面長(zhǎng)度和回彈后的截面長(zhǎng)度一致，人為在法蘭邊上補(bǔ)償長(zhǎng)度差值，具體見(jiàn)圖12所示。

圖12 修正補(bǔ)償算法前后截面的局部放大

3.2.3 修正后的截面及型面生成

圖13為全部截面通過(guò)修正補(bǔ)償算法補(bǔ)償后的補(bǔ)償情況和與回彈前后的對(duì)比圖。通過(guò)補(bǔ)償因子修正后，會(huì)較容易得到滿(mǎn)意的補(bǔ)償面，根據(jù)補(bǔ)償后型面和原有壓料面做OP10拉延工序的工藝補(bǔ)充，再進(jìn)行成形和回彈的模擬，2～3次的循環(huán)補(bǔ)償就可以得到比較滿(mǎn)意的結(jié)果，迭代過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)4次，少許的回彈偏差在后續(xù)整形工序可以解決。

圖13 所有回彈截面的補(bǔ)償圖

本算例通過(guò)三次的循環(huán)迭代，最大公差控制在－0.3～0.3mm以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足補(bǔ)償要求。圖14是循環(huán)迭代后最終生成的縱梁補(bǔ)償型面。從圖14可以看出，考慮了縱向回彈及沖壓負(fù)角的回彈補(bǔ)償型面能滿(mǎn)足沖壓成形工藝要求。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

圖14 最終生成的縱梁補(bǔ)償型面

將補(bǔ)償后的零件型面進(jìn)行數(shù)控加工來(lái)制造模具，模具經(jīng)過(guò)少許調(diào)試，沖壓出來(lái)的零件放在檢具上檢查，表面質(zhì)量好，零件和檢具的間隙比較均勻，型面偏差都在公差要求范圍之內(nèi)。圖15為前縱梁經(jīng)過(guò)三次補(bǔ)償修改后放在檢具上的成品圖?？梢钥吹?，零件在檢具上安放平穩(wěn)，間隙均勻。

圖15 前縱梁三次補(bǔ)償修改后放檢具上的成品圖

5 結(jié)論

（1）通過(guò)考慮縱向截面的回彈，并引入材料系數(shù)、能動(dòng)控制系數(shù)修正了回彈計(jì)算、補(bǔ)償算法。通過(guò)考慮回彈補(bǔ)償后出現(xiàn)的側(cè)壁負(fù)角，針對(duì)側(cè)壁回彈變形模式的不同（直回彈和卷曲回彈），分別采用兩個(gè)不同補(bǔ)償算法公式處理、修正了原有補(bǔ)償算法。

（2）實(shí)踐證明，修正后的二維截面補(bǔ)償算法解決了原有算法回彈補(bǔ)償后忽視縱向回彈及會(huì)出現(xiàn)沖壓負(fù)角的可能性，一般通過(guò)3次循環(huán)迭代計(jì)算即可解決實(shí)際回彈問(wèn)題，有較好的可行性及較高的精度，能廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)各種梁類(lèi)件。

（3）由于有限元軟件計(jì)算回彈值精度不夠高，現(xiàn)在無(wú)法將此方法應(yīng)用于形狀變化復(fù)雜的三維零件，但這是以后重點(diǎn)研究的方向。

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