范彬，張興峰，薛王雄，郭航航

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

1 前言

沖壓加工是汽車行業(yè)傳統(tǒng)的工藝方法，雖然新工藝、新材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用日新月異，但沖壓加工仍然是白車身制造的基礎(chǔ)。

汽車工業(yè)發(fā)展到今天，汽車外觀造型愈加傾向于給消費者帶來更強(qiáng)烈的視覺沖擊，外觀造型更加動感、有力，棱線更加明顯，以期傳遞獨特的設(shè)計理念及品牌形象。因此，駕駛室造型設(shè)計時對應(yīng)的鈑金件圓弧R 角尺寸更小，棱線更加清晰；特別是外覆蓋件的設(shè)計時，為保證與外飾件匹配時的間隙、面差要求更加均勻、美觀，對圓弧角的大小要求更加苛刻，這就對沖壓加工提出了更高的要求，使工藝難度進(jìn)一步提升。

2 沖壓件成型開裂的常規(guī)解決方案

我公司在一款新型重卡駕駛室的設(shè)計開發(fā)時，為保證駕駛整體造型風(fēng)格及側(cè)面造型的美觀度需求，凸顯側(cè)圍外板及側(cè)工具箱匹配處的間隙均勻且尺寸小，將側(cè)圍外板后部拐角處圓弧角設(shè)計為R=7mm，如圖1 所示。

圖1 側(cè)圍外板后部與工具箱匹配圓弧角

側(cè)圍外板制件整體外形尺寸較大，長寬尺寸超過2000×1600mm，且局部形狀變化較為劇烈，為保證制件的沖壓成型性，原材料選定為拉延性能較為優(yōu)異的寶鋼超深沖用的冷軋鋼板DC06，材料厚度T=1.0mm。

為保證產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量，我們在產(chǎn)品數(shù)據(jù)設(shè)計的同時開展工藝同步分析，采用CAE 分析軟件Autoform 對側(cè)圍外板進(jìn)行沖壓成型性分析。CAE 分析結(jié)果顯示后部拐角處存在成型缺陷，Thinning 顯示局部減薄率高達(dá)34%，超過我公司規(guī)定的DC06 材料減薄率最大25%的安全上限，拐角處成型開裂；且分析結(jié)果表明制件表面有藍(lán)色起皺風(fēng)險區(qū)域存在，Wrinkling criterion 提示有起皺變厚超過0.022；無法采用單純調(diào)整工藝參數(shù)的方式解決以上問題，分析結(jié)果如下圖2 所示：

圖2 Autoform 分析時側(cè)圍外板存在開裂及起皺風(fēng)險

針對分析結(jié)果常規(guī)的解決辦法就是增大開裂處圓弧角的尺寸，并且在起皺風(fēng)險區(qū)域增加特征筋，吸收此處存在堆積趨勢的材料，消除起皺隱患；更改后的產(chǎn)品數(shù)據(jù)如下圖3 所示：

圖3 圓弧拐角尺寸增大后的產(chǎn)品數(shù)據(jù)

更改后的產(chǎn)品在相同工藝參數(shù)下數(shù)據(jù)繼續(xù)用Autoform進(jìn)行分析驗證，圓弧拐角處的開裂得到消除，最大減薄率為20%，增厚起皺的風(fēng)險區(qū)域范圍減小，且最大增厚量小于0.01mm，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，具體內(nèi)容如下圖4 所示：

圖4 更改后的成型性分析

更改后的數(shù)據(jù)滿足鈑金件成型工藝性要求，但是付出了增大圓弧角尺寸的代價，導(dǎo)致側(cè)圍外板與側(cè)工具箱及后部外飾件三者之間的局部匹配間隙變大，出現(xiàn)了 俗稱“老鼠洞”的匹配缺陷，嚴(yán)重影響了駕駛室側(cè)面的整體美感，如下圖5所示：

圖5 圓弧增大前后與外飾件的匹配間隙對比

因此，解決小尺寸圓弧角導(dǎo)致的成型性問題不能單純采用增大圓弧R 尺寸的方式，否則會引發(fā)匹配間隙不均勻的新問題，徹底解決此類問題就必須采取新的工藝解決方案。

3 過拉延工藝解決方案

過拉延工藝是在原圓角的切點處延伸一定量，做一個比原拔模角大的側(cè)壁，在該拉延面和側(cè)壁的相交處倒一個比原圓角大一些的圓角，這樣拉延的時候就可以保證該部位不開裂，后續(xù)可采用整形工藝使過拉延部位整形到產(chǎn)品要求的形狀。

過拉延的工藝方法可以有效的解決鈑金件沖壓成型時小圓角及小拔模角導(dǎo)致的開裂問題，能夠保證在原來設(shè)計圓弧角尺寸不變的前提下順利成型。

方案確定后，側(cè)圍外板的拐角處采用過拉延的工藝方案進(jìn)行成型性分析。做過拉延的工藝補(bǔ)充時，工藝補(bǔ)充造型可以確保在圓弧角尺寸不變的前提下順利成型；但單純以解決成型開裂為目標(biāo)設(shè)計的工藝補(bǔ)充造型為在側(cè)圍后部拐角處漲起一個凸包，采用圓弧過渡，雖然在工具箱閉合狀態(tài)下不可見，但在開啟狀態(tài)下工藝補(bǔ)充造型與產(chǎn)品整體造型不匹配，不美觀，如下圖6 所示：

圖6 單純采用過拉延工藝時的補(bǔ)充造型

為了保證側(cè)圍的整體外觀及側(cè)工具箱開啟狀態(tài)下的美觀程度，將過拉延工藝補(bǔ)充進(jìn)行造型美化設(shè)計。結(jié)合側(cè)圍外板與側(cè)工具箱前側(cè)匹配處的外部造型，將側(cè)圍外板與工具箱前后兩側(cè)匹配處的造型進(jìn)行相同設(shè)計，使之前后形狀基本對稱，如圖7 所示。

圖7 過拉延工藝補(bǔ)充造型優(yōu)化后的局部產(chǎn)品外形

按照優(yōu)化后的過拉延工藝補(bǔ)充造型采用Autoform 進(jìn)行成型性分析，Thinning 顯示圓弧角處的減薄率為18%左右，滿足材料的減薄率要求；Wrinkling criterion 顯示局部有起皺趨勢，但是增厚在0.005 左右，滿足成型區(qū)域增厚＜0.02 的控制標(biāo)準(zhǔn)。

側(cè)圍外板的整體CAE 分析結(jié)果顯示，優(yōu)化過拉延的工藝補(bǔ)充造型后，在保證制件圓弧角尺寸不變的前提下，制件成型結(jié)果良好，如下圖8 所示：

圖8 過拉延工藝補(bǔ)充造型優(yōu)化后CAE 分析結(jié)果

4 結(jié)束語

在解決沖壓件成型開裂問題的時候，除了通常采用的增大R 角及拔模角的方法外，還可以采用過拉延的工藝方案。

采用過拉延的工藝方案的同時，考慮優(yōu)化工藝補(bǔ)充的特征造型，使過拉延的工藝補(bǔ)充造型和鈑金件的整體造型保持協(xié)調(diào)一致，這樣既能在保證設(shè)計圓弧角尺寸不變的前提下順利成型，又能滿足鈑金件的造型需求；特別是在解決具有匹配需求的外觀件成型開裂問題時，效果更為明顯；以期此方法為沖壓工藝師及產(chǎn)品設(shè)計師提供了類似問題解決的新思路。