陳革 王鈞 馬超 牛靈凱 陳方正

摘? 要：本文通過AutoForm軟件對沖壓成型過程中的影響因素設(shè)計正交試驗展開分析，對實(shí)驗結(jié)果減薄率進(jìn)行極差和方差分析，得出減薄率影響因素的作用效果依次是：摩擦力系數(shù)、拉延槽R、氣墊壓力、 板料尺寸、拉延筋R。根據(jù)實(shí)驗結(jié)論對穩(wěn)定的量產(chǎn)品質(zhì)提供了理論依據(jù)，也給模具調(diào)試工作帶來了便利。

關(guān)鍵詞：AutoForm;正交試驗;方差分析

中圖分類號：TG38? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：1005-2550（2019）03-0064-04

Abstract： In this paper， the influence factors in the press forming process of AutoForm software are designed to analyze the orthogonal test. The results of the thinning rate of the experimental results are analyzed by range and variance. The effects of the factors affecting the thinning rate are： friction， Drawing groove R， air cushion pressure， sheet size， drawbead R. According to the experimental conclusion， it provides a theoretical basis for the stable quantity of product quality， and also brings convenience to the mold debugging work.

Key Words： AutoForm; Orthogonal Test; Analysis of Variance

引言

近年來各大品牌汽車廠家件為了提升汽車的外觀商品性[1]，越來越追求復(fù)雜的外觀造型設(shè)計，而這些復(fù)雜的外觀造型設(shè)計，往往不利于沖壓成型，拉延開裂便是常見的零件缺陷。

AutoForm是目前世界上常用的沖壓模擬仿真軟件，其貼近生產(chǎn)實(shí)際的參數(shù)輸入端口，以及較高的結(jié)果預(yù)測精度，使其在汽車模具開發(fā)上得到廣泛的應(yīng)用。本文應(yīng)用AutoForm軟件，分析拉延開裂的各因素的影響效果 ，解決汽車模具安裝調(diào)試過程中常見的拉延開裂問題，縮短模具調(diào)試周期，而且為后期安定化生產(chǎn)提供理論據(jù)。

1? ? 正交試驗簡介及設(shè)計

沖壓覆蓋件拉延開裂的影響因素比較多 ，根據(jù)常用的模具安裝調(diào)試方法，總結(jié)影響因素有：壓邊力，摩擦力系數(shù)，壓邊圈上拉延槽凸R值，上模拉延筋R角以及材料尺寸等等。模具安裝調(diào)試過程中，發(fā)生拉延開裂，往往是依靠模具工程師的經(jīng)驗來調(diào)整，具體每個因素的影響力是不清楚的。如果需要對以上5個因素的影響力展開全面的調(diào)查，那么就需要45次試驗， 試驗次數(shù)非常多。

正交試驗是一種以統(tǒng)計學(xué)、概率學(xué)為依據(jù)的科學(xué)高效的實(shí)驗手段[2]，它通過規(guī)范的正交表來對多因素安排試驗點(diǎn)，極大的縮小了試驗次數(shù)，而且來自不同因素的水平互相耦合，提高了試驗的全面性[3]。

1.1? ?拉延數(shù)模處理

圖1所示是某車型頂棚的拉延工藝數(shù)模[4]，工藝設(shè)計時其前部、兩側(cè)拉延筋均為方形筋，尾部拉延筋為圓筋，因為方筋基本不走料，產(chǎn)品造型基本靠模具型面脹形成型，方筋內(nèi)材料減薄率不受外部因素干擾，基本不發(fā)生變化。通過AutoForm軟件模擬分析，試驗中通過調(diào)整直接影響頂棚尾部材料減薄率的尾部拉延筋形狀及尾部板料尺寸，從而避免了頂棚周邊材料對尾部的補(bǔ)充。

1.2? ?正交試驗設(shè)計

本試驗采取5因素4水平的試驗方案，選擇L16（45）的正交試驗表，正交試驗表設(shè)計見表1所示，考察5組因素的對減薄率的影響，為了減小試驗誤差 ，分別選取了頂棚尾部的A、B兩處不同位置的減薄率來評價影響力效果。正交試驗方案及結(jié)果見表2：

2? ? 試驗分析

極差分析法：當(dāng)以上因素在各水平間改變時，對減薄率變化的最大值和最小值的差值稱為極差，極差越大時候，說明該因素對減薄影響的貢獻(xiàn)越大。對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將A處和B處的減薄率求平均值，然后計算得到各因素的極差，見表3。

從極差分析結(jié)果可知，以上5個因素對頂棚尾部減薄率的影響力順序依次是：拉延槽R、摩擦力系數(shù)、氣墊壓力、板料尺寸、拉延筋R。通常極差分析具有簡單明了、通俗易懂的特點(diǎn)，但是極差分析不能區(qū)分試驗結(jié)果是否受因素與因素間的交互作用影響，還是受誤差的影響較大，因此極差的分析結(jié)果僅供參考。

方差分析是通過將數(shù)據(jù)的變總平方和，分為組內(nèi)和組間變差平方和，通過比較組內(nèi)和組間的變差平方和來分析各因素對減薄率影響的顯著性，如果組內(nèi)的F值比組間的F臨界值大，則說明該因素對拉延減薄率的影響是顯著的，反之亦然。如表4所示的結(jié)果表明：

根據(jù)方差的分析結(jié)果，5組因素的F值比都是遠(yuǎn)大于F0.01，因此5組因素對頂棚尾部的減薄率的影響都是極顯著的，根據(jù)各因素的F值比大小排序：影響力效果摩擦力系數(shù)最顯著，其次是拉延槽R角，然后是氣墊壓力，最后是板料尺寸和拉延筋的R角。

3? ? 調(diào)試應(yīng)用

通常模具調(diào)試過程中，我們對減薄率的影響是望小原則[5]，越小的減薄率在模具量產(chǎn)化的生產(chǎn)中，品質(zhì)就越穩(wěn)定，不易產(chǎn)生廢品 。根據(jù)各因素的極差分析，因素主效應(yīng)圖，如圖2所示。在5組因素的離散水平中，當(dāng)期望減薄率最小時，選出對應(yīng)組合，再次使用AutoForm進(jìn)行運(yùn)算，得出相應(yīng)的減薄率值，其該方案得出的減薄率是最小的，結(jié)果如表5：

另外根據(jù)方差分析的結(jié)果，不同的因素有著不同的影響力，了解這些規(guī)律，對于模具調(diào)試工程師具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對于汽車側(cè)圍外板、翼子板外板、門內(nèi)板等深拉延件，為了保證后期量產(chǎn)品質(zhì)的穩(wěn)定性，在前期做沖壓工藝分析階段，往往會優(yōu)先選擇帶高潤滑膜的材料，來減小零件和模具的摩擦力系數(shù)，改善零件的減薄率，但是在調(diào)試模具期間，如果只是使用砂輪機(jī)打磨模具型面，而不進(jìn)行拋光，減小摩擦力系數(shù)的話，板料會產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂，可見摩擦力系數(shù)的影響力之重要。在模具早期調(diào)試階段，如果發(fā)生零件開裂，打磨及放大模具壓邊圈上的拉延槽R角能起到立竿見影的效果。在量產(chǎn)過程中倘若發(fā)生小的開裂，可以通過降低氣墊壓力，或移動材料的定位架，減少開裂側(cè)的材料尺寸，這兩種方法來應(yīng)對;在量產(chǎn)過程中如果發(fā)生暗裂，可以通過對上模拉延筋的R角進(jìn)行精加工來解決。

4? ? 結(jié)論

（1）通過AutoForm軟件，制定正交實(shí)驗對沖壓覆蓋件展開減薄率的統(tǒng)計學(xué)分析，得出了影響拉延減薄率的影響因素由大至小的順序依次是：摩擦力系數(shù)、拉延槽R角、氣墊壓力、板料尺寸、拉延筋R角;

（2）通過各因素的主效應(yīng)圖優(yōu)選出了最佳組合方案，使用AutoForm軟件進(jìn)行驗證，減薄率確實(shí)為最小，為穩(wěn)健的量產(chǎn)品質(zhì)提供理論依據(jù);

（3）通過正交分析實(shí)驗得出的結(jié)論，在生產(chǎn)過程中指導(dǎo)模具調(diào)試技術(shù)人員，極大的縮短了模具的調(diào)試工時，提高了模具調(diào)試的成功率，產(chǎn)生了大量的經(jīng)濟(jì)的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬淑莉.車身沖壓件的成型性與設(shè)計研究[J].科技資訊，2013，97-98.

[2]彭愛紅.MiniTab軟件在有重復(fù)實(shí)驗中的正交試驗設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 集美大學(xué)學(xué)報，2003，14（1）：111-114.

[3]周婷.基于AutoForm仿真的汽車立柱沖壓工藝綜合優(yōu)化設(shè)計[D]. 鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2014.

[4]王屹峰.基于AutoForm的汽車沖壓件工藝參數(shù)正交試驗設(shè)計[J].汽車工程師，2014，2：33-35.

[5]向小漢.基于AutoForm的頂蓋沖壓成型仿真[J].汽車制作技術(shù)，2013，5：124-133.