溫躍全，張國(guó)輝，周高林，濮丹丹

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽蕪湖 241000）

1 引言

汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，已進(jìn)入白熱化，各大汽車廠商不斷縮短產(chǎn)品上市周期、不斷推出新產(chǎn)品，搶占市場(chǎng)份額。智能化、低消耗、輕量化、安全等各項(xiàng)指標(biāo)是汽車廠商贏得這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所不可缺少的籌碼，這驅(qū)使了高強(qiáng)度鋼、鋁合金及其它復(fù)雜合成板材被汽車廠商關(guān)注，并在各自的汽車產(chǎn)品中大量被應(yīng)用[1]。這些板材因自身化學(xué)及物理特性復(fù)雜，在汽車車身鈑金制造過程中常常伴隨出現(xiàn)各種各樣的缺陷，回彈現(xiàn)象就是板料成形過程中常見的缺陷。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若按照制件的理論數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模具，最終制造出的模具所生產(chǎn)出的制件會(huì)因回彈原因而不符合產(chǎn)品的理論狀態(tài)，從而不符合設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響整車裝配質(zhì)量。

想要制件最終能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的形狀，必須通過在模具的局部型面上做出相應(yīng)的補(bǔ)償量來補(bǔ)償板料成形過程的回彈。而設(shè)計(jì)階段回彈補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定，制件合理準(zhǔn)確的支撐點(diǎn)是至關(guān)重要的，模擬過程找不準(zhǔn)或未設(shè)置準(zhǔn)確合理的支撐點(diǎn)，通過不斷的嘗試調(diào)整，必然會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)階段的進(jìn)度。

本文是以某車型發(fā)蓋內(nèi)板為例，介紹在模具設(shè)計(jì)階段對(duì)制件進(jìn)行回彈分析，根據(jù)回彈量制定模具工藝模面的補(bǔ)償方案，減少后期實(shí)物階段的制件回彈問題調(diào)試整改工作量，案例對(duì)汽車行業(yè)模具設(shè)計(jì)者在模具設(shè)計(jì)階段分析制件反彈及后續(xù)采取處理措施方面有指導(dǎo)及借鑒意義。

2 制件基本信息及沖壓工藝設(shè)計(jì)

2.1 制件基本信息

以某車型發(fā)蓋內(nèi)板為例，此發(fā)蓋內(nèi)板結(jié)構(gòu)與目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外其他車企的車型發(fā)蓋內(nèi)板結(jié)構(gòu)相似，并無特別復(fù)雜的造型特征，制件工藝性比較好，其3D及GD&T圖基本信息分別如表1和圖1所示。

表1 某車型發(fā)蓋內(nèi)板制件明細(xì)表

圖1 某車型發(fā)蓋內(nèi)板GD&T圖

2.2 制件沖壓工藝方案

根據(jù)以上發(fā)蓋內(nèi)板的制件明細(xì)、制件3D數(shù)據(jù)及制件GD&T圖分析，確定制件的最優(yōu)沖壓工藝方案，分4工序沖壓完成，各工序內(nèi)容如表2所示。

表2 某車型發(fā)蓋內(nèi)板工藝清單

3 回彈分析

3.1 模具工具體選擇

沖壓工藝方案設(shè)定完成后，按照制件的尺寸、功能要求進(jìn)行工藝模面設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 某車型發(fā)蓋內(nèi)板模具各工序工藝模面

3.2 模具工具體參數(shù)設(shè)置

在開始使用AutoForm模擬分析制件回彈前，需要將AutoForm分析界面的回彈分析工具體參數(shù)提前設(shè)置完成，如圖3所示。

圖3 AutoForm分析界面工具體設(shè)置

3.3 自由回彈分析

工具體選擇及參數(shù)設(shè)置完成后，開始進(jìn)行制件自由狀態(tài)下各工序的回彈運(yùn)算，結(jié)果如圖4所示。

圖4 各工序自由回彈結(jié)果

運(yùn)算結(jié)果顯示，制件自由狀態(tài)下的前部區(qū)域、兩側(cè)區(qū)域、后部區(qū)域回彈明顯，前部回彈最大量達(dá)0.832mm，兩側(cè)回彈最大量達(dá)0.306mm，后側(cè)區(qū)域回彈量達(dá)0.271mm，各區(qū)域回彈量較大。然而制件在自由狀態(tài)下，分析出來的結(jié)果并不能作為對(duì)其做回彈補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。在制定回彈方案補(bǔ)償前，先要選擇合理的回彈分析支撐點(diǎn)。為了真實(shí)反應(yīng)制件在檢具上回彈趨勢(shì)，支撐點(diǎn)的選擇需要基于制件檢具測(cè)量的RPS夾持方案[2]。

3.4 7點(diǎn)支持回彈分析及回彈制件補(bǔ)償

發(fā)蓋內(nèi)板在檢具上測(cè)量時(shí)，采用了7個(gè)RPS點(diǎn)夾持定位。模擬這些檢具上的RPS夾持點(diǎn)，作為回彈分析制件的支撐點(diǎn)，代入工具體中進(jìn)行回彈運(yùn)算，結(jié)果如圖5所示。

針對(duì)圖5所示的回彈分析結(jié)果，在模具工藝模面上做補(bǔ)償處理。

（1）A區(qū)域的落差+0.686mm，此處影響鎖扣的安裝，做負(fù)處理補(bǔ)償0.6mm，全序替換。

（2）B區(qū)域落差-0.574mm，此處影響總成裝配，做正處理補(bǔ)償0.6mm，全序替換，同時(shí)左右對(duì)稱處理。

（3）C區(qū)域落差-0.542mm，此處影響總成裝配，做正處理補(bǔ)償0.5mm，全序替換，同時(shí)左右對(duì)稱處理。

（4）D區(qū)域落差-0.357mm，影響內(nèi)外板間隙配合，做正處理補(bǔ)償0.4mm，全序替換。

（5）E區(qū)域落差-0.465mm，此處影響護(hù)板安裝，做正處理補(bǔ)償0.5mm，全序替換。

補(bǔ)償處理后，進(jìn)行模擬運(yùn)算，結(jié)果如圖6所示，所有匹配面和法蘭面回彈已控制在±0.3mm以內(nèi)。理論符合率高于90%，成形過程光順，起皺風(fēng)險(xiǎn)小，但此種補(bǔ)償方案最終得出的制件狀態(tài)是否穩(wěn)定可靠，需要進(jìn)行驗(yàn)證。

圖5 7點(diǎn)支撐回彈分析

圖6 7點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后運(yùn)算結(jié)果

3.5 4點(diǎn)支撐回彈分析及回彈制件補(bǔ)償

為了驗(yàn)證回彈補(bǔ)償方案的準(zhǔn)確性，減少原制件回彈分析的支撐點(diǎn)，將原7點(diǎn)支撐方案中制件的兩側(cè)2個(gè)支撐點(diǎn)及中間部位的1個(gè)支撐點(diǎn)取消，采用4點(diǎn)支撐進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示，顯示制件回彈現(xiàn)象很嚴(yán)重，因而原7點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償方案是不合理的。

圖7 4點(diǎn)支撐回彈分析驗(yàn)證

按照4點(diǎn)支撐方案分析的回彈，在工藝模面上做對(duì)應(yīng)補(bǔ)償，步驟如下：

（1）A區(qū)域的落差+1.014mm，此處影響鎖扣的安裝，做負(fù)處理補(bǔ)償1.0mm，全序替換。

（2）B區(qū)域落差-1.106mm，此處影響總成裝配，做正處理補(bǔ)償0.8mm，全序替換，同時(shí)左右對(duì)稱處理。

（3）C區(qū)域，按照1.0mm量抬高，最大落差1.2mm，做負(fù)處理補(bǔ)償1.2mm，全序替換，同時(shí)左右對(duì)稱處理。

（4）D區(qū)域落差-1.412m，做正處理補(bǔ)償0.8mm，全序替換。

按以上方案做出回彈補(bǔ)償，運(yùn)算分析結(jié)果如圖8所示，4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后，制件各區(qū)域回彈量均控制在±0.2mm以內(nèi)，狀態(tài)較好，理論符合率大致達(dá)到90%以上。

圖8 4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后分析結(jié)果

同樣對(duì)4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償方案進(jìn)行一次校核，用7點(diǎn)支撐方案進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示回彈狀態(tài)穩(wěn)定，如圖9所示。

圖9 7點(diǎn)支撐驗(yàn)證4點(diǎn)回彈結(jié)果

對(duì)兩次分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，兩種不同支撐點(diǎn)方案驗(yàn)證結(jié)果顯示所有匹配面和法蘭面回彈差異基本控制在0.2mm以內(nèi)，差異符合要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，制件質(zhì)量可以滿足要求，因此判定按照4點(diǎn)支撐做回彈分析補(bǔ)償方案是正確合理的。

4 總結(jié)

回彈是沖壓件常見缺陷，對(duì)制件的尺寸合格率及裝車匹配極為不利。在模具設(shè)計(jì)階段若不做充分識(shí)別，依靠模具鉗工及技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)及技能，在模具調(diào)試階段來整改回彈問題，需要耗費(fèi)大量時(shí)間且往往效果不佳。通過介紹在模具設(shè)計(jì)初期利用AutoForm軟件對(duì)沖壓件回彈進(jìn)行分析，模擬整個(gè)回彈過程，并制定合理的補(bǔ)償對(duì)策，有效降低后期制件實(shí)物階段的調(diào)試整改難度，減少調(diào)試整改周期，保證制件的最終質(zhì)量，該方案值得推廣運(yùn)用。