文/章爽濱，吳昌云·奇瑞汽車股份有限公司制造工程院

吳燕玲·麥凱瑞（蕪湖）汽車外飾有限公司

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)汽車安全與輕量化也提出了更高的要求，使得汽車車身沖壓件高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例不斷升高，高強(qiáng)度鋼材的使用對(duì)冷沖壓行業(yè)來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。國外主流汽車廠為了達(dá)到安全和輕量化的雙重要求，像奧迪A8一樣的全鋁車身應(yīng)運(yùn)而生，目前以奇瑞汽車為代表的國產(chǎn)汽車高強(qiáng)度鋼屈服強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到980MPa，大有“棄鋁從鋼”的行業(yè)趨勢(shì)，前期的CAE同步工程分析，對(duì)制件的回彈控制、模具制造周期以及制造材料成本的控制都尤為重要，前期選擇合適的沖壓工藝方案，對(duì)沖壓行業(yè)來說能起到事半功倍的效果。

縱梁類制件分析

圖1為汽車車身縱梁類制件，制件料厚2.0mm，材質(zhì)B340LA，制件輪廓（長(zhǎng)×寬×高）為640mm×118mm×77mm，屬于高強(qiáng)度深拉延縱梁類制件，在沖壓成形過程中，回彈、扭曲、起皺是制件質(zhì)量的主要問題，本文將使用AUTOFORM軟件來模擬不同的工藝方案，并通過對(duì)比分析，總結(jié)出不同方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)，以下各方案主要查看制件回彈的對(duì)比情況。

沖壓工藝方案及CAE分析結(jié)果

方案一

圖1 縱梁類制件產(chǎn)品信息

圖2 方案一制件成形性

表1 方案一相關(guān)設(shè)計(jì)

方案一模面設(shè)計(jì)將縱梁的法蘭邊放置在壓料面上（圖2），板料的流動(dòng)通過壓邊圈和凹模來控制，由于制件法蘭放置在壓料面，制件材料利用率高，拉延模制作也較為簡(jiǎn)單，具體的模面設(shè)計(jì)及拉延模的凸凹模等見表1。

由于制件采用料厚為2.0mm的高強(qiáng)度板，方案一的板料流動(dòng)靠壓邊圈與凹模來控制，成形過程中板料流動(dòng)很難控制，制件回彈較大，側(cè)壁回彈量在7.3～11.0mm之間，法蘭邊回彈量在11.5～14.9mm之間（圖3），而且模具在后期整改難度較大。

方案二

圖3 方案一制件回彈數(shù)值

表2 方案二相關(guān)設(shè)計(jì)

圖4 方案二制件成形性

方案二模面設(shè)計(jì)將縱梁的法蘭邊放置在凸模上（圖4），制件材料利用率較高，拉延模制作也較為簡(jiǎn)單，但是制件的成形性及回彈控制并沒有顯著的改善，具體的模面設(shè)計(jì)及拉延模的凸凹模等見表2。

方案二的成形性與回彈相對(duì)于方案一無明顯提升，側(cè)壁回彈在4.0～7.7mm之間，法蘭邊回彈在4.9～8.3mm之間（圖5），而且模具在后期整改難度較大。

圖5 方案二制件回彈數(shù)值

表3 方案三、方案四相關(guān)設(shè)計(jì)

方案三與方案四

模面設(shè)計(jì)將縱梁的法蘭邊放置在凸模上，制件材料利用率較高，拉延模制作也較為簡(jiǎn)單，但是制件的成形性及回彈控制并沒有顯著的改善，具體的模面設(shè)計(jì)及拉延模的凸凹模等見表3。

圖6 方案三與方案四制件成形性

表4 四種方案技術(shù)比對(duì)

圖7 方案三與方案四制件回彈數(shù)值

方案三與方案四相對(duì)前兩個(gè)方案而言，增加了拉延筋控制，料流通過拉延筋與管理面的控制，制件的成形性與回彈有明顯的提升，方案三與方案四的差別是拉延筋的形狀（圖6）不一樣，一個(gè)為方筋一個(gè)為圓筋，拉延筋形狀可以根據(jù)實(shí)際料流來選擇，方案三側(cè)壁回彈量在1.8～8.1mm之間，法蘭邊回彈量在2.5～8.9mm之間，方案四的側(cè)壁回彈量在0.9～4.0mm之間，法蘭邊回彈量在1.0～4.7mm之間（圖7）。

對(duì)四種不同的沖壓工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行CAE分析，比較出不同方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，四種方案的技術(shù)對(duì)比見表4，方案三和方案四，在回彈嚴(yán)重的梁類高強(qiáng)度板制件的拉延設(shè)計(jì)中，已經(jīng)得以廣泛的應(yīng)用。

結(jié)束語

前期的沖壓工藝設(shè)計(jì)對(duì)零件的最終質(zhì)量起到關(guān)鍵作用，但是汽車沖壓件種類繁多，成形難度也各異，對(duì)于同一制件，不同的沖壓工藝設(shè)計(jì)，制件的質(zhì)量、模具設(shè)計(jì)的難易度和材料利用率也各為不同。隨著汽車高強(qiáng)度板使用的增多，還有一種新的模面設(shè)計(jì)，即結(jié)合本文方案二與方案四，將制件的法蘭邊設(shè)置在凸模上，同時(shí)還設(shè)置拉延筋，能夠更好的控制料流，更便于模具調(diào)試時(shí)，通過拉延模的調(diào)試來控制回彈。