文/邢巍，梁峰源，蔡健·廣州廣汽荻原模具沖壓有限公司

汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，為了迎合消費(fèi)者的審美需求，汽車外覆蓋件的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)多通過(guò)棱線來(lái)凸顯不同的視覺美觀效果。由于產(chǎn)品存在尖銳凸出的棱線，滑移線缺陷已經(jīng)成為沖壓制造過(guò)程中常見的外觀缺陷。當(dāng)滑移線缺陷問(wèn)題遺留到模具制造現(xiàn)場(chǎng)，由于現(xiàn)有工藝的局限性，現(xiàn)場(chǎng)能消除滑移線缺陷的手段就非常有限，并且耗時(shí)長(zhǎng)效果不大，甚至?xí)绊懻麄€(gè)模具開發(fā)的進(jìn)度。因此，在工藝分析前期改善、消除滑移線缺陷具有重要意義。

滑移線產(chǎn)生的機(jī)理

滑移線是指在拉深過(guò)程中板料下表面與模具凸出的尖銳棱線造型接觸，在接觸壓力下材料在棱線處容易產(chǎn)生彎曲硬化，在板料下表面棱線R 角處產(chǎn)生印痕。隨著拉深的進(jìn)行，棱線兩側(cè)的材料流動(dòng)不均勻，這些印痕最終會(huì)滑出棱線R 角的一側(cè)，產(chǎn)生一條跟棱線差不多平行的帶狀印痕，稱為滑移線，在板件上打油石后更加明顯，可以直接目視發(fā)現(xiàn)。

基于AutoForm 的滑移線缺陷判斷

由于板料有厚度，認(rèn)為料厚對(duì)這種滑移線的印痕有一定的吸收能力。當(dāng)材料下表面產(chǎn)生的印痕缺陷完全被吸收而沒有在上表面出現(xiàn)滑移線缺陷的情況，涂裝后的板件是沒有滑移線缺陷的，這種情況是可以讓步接受的，沒必要再浪費(fèi)大量時(shí)間去解決這種問(wèn)題。當(dāng)材料下表面的印痕滑出棱線R 角并且嚴(yán)重到一定程度(接觸應(yīng)力大于材料屈服強(qiáng)度的1/10)，則無(wú)法被吸收掉，在材料上表面也產(chǎn)生滑移線缺陷時(shí)，板件涂裝后也會(huì)存在滑移線缺陷。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，前期CAE 判斷不會(huì)存在滑移線缺陷的一般依據(jù)為：⑴滑移線沒有滑出棱線R 角；⑵在滑出R 角的情況下，反彎曲應(yīng)變不大于0.008 且最大接觸應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度的1/10。

零件及問(wèn)題介紹

某發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板(圖1)，主棱線R 角半徑約為r5mm，大燈附近最小夾角135°，斷面a-a 零件高度為67mm(圖2)。為了保證零件的剛性，拉延工藝補(bǔ)充面需要做到96mm 的深度，全周采用鎖死筋。工藝排布為拉延、全周修邊、全周正側(cè)翻邊，共三工序。

圖1 產(chǎn)品簡(jiǎn)圖

圖2 斷面a-a

由于該零件棱線R 角小、夾角小、高度大等因素限制，在前期工藝分析設(shè)計(jì)階段無(wú)法消除滑移線。CAE 分析滑移線滑出距離為15.77mm(圖3)，最大接觸應(yīng)力為28.1MPa(標(biāo)準(zhǔn)要求是25.1MPa)。這個(gè)問(wèn)題作為保留項(xiàng)留到模具制造現(xiàn)場(chǎng)，希望通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉗工改善滑移線問(wèn)題，但是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉗工可以優(yōu)化的手段非常有限，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力并沒有明顯改善，滑移線缺陷(圖4)基本跟前期CAE 分析一致。

圖3 CAE 分析滑出距離

圖4 沖壓零件滑移線缺陷

常規(guī)方法的分析驗(yàn)證結(jié)果

由滑移線產(chǎn)生的機(jī)理可知，解決滑移線缺陷的基本思路主要是減少棱線處材料流動(dòng)和降低棱線處模具跟材料的沖擊力即接觸應(yīng)力。基于這個(gè)思路通常的解決手段有：⑴沖壓方向的調(diào)整；⑵工藝補(bǔ)充面的優(yōu)化；⑶拉延筋阻力調(diào)整。

在制造現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)滑移線無(wú)法消除后，基于現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)又進(jìn)行了大量的CAE 分析驗(yàn)證，各種分析驗(yàn)證結(jié)果歸納見圖5。結(jié)果都沒有消除滑移線缺陷。

圖5 CAE 驗(yàn)證結(jié)果

二次拉延工藝方案

二次拉延工藝方案的總體思路不變，如圖6 所示。首先，一次拉延除主棱線R 角外其余造型全部拉延到位，棱線R 角改大到r30mm(具體零件具體分析)。目的是加大棱線R 角降低模具跟材料的沖擊力，材料在滑過(guò)R 角時(shí)不會(huì)產(chǎn)生硬化。然后，二次拉延把棱線R 角處拉延到產(chǎn)品狀態(tài)，這樣二次拉延時(shí)棱線R 角的成形量是很少的，而且兩邊的材料流動(dòng)是均勻的，不會(huì)存在往一側(cè)滑動(dòng)的現(xiàn)象。

圖6 主棱線斷面圖

通過(guò)AutoForm 分析驗(yàn)證，一次拉延后棱線處沒有滑移，最大接觸應(yīng)力為10.41MPa(圖7)；二次拉延后滑移距離為3mm，沒有超出R 角范圍，最大接觸應(yīng)力為25.17MPa(圖8)。在分析驗(yàn)證基本達(dá)成判定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，我們新增了一套模具作為二次拉延工序，最終樣件確認(rèn)消除了滑移線缺陷(圖9)。

圖7 一次拉延接觸應(yīng)力

圖8 二次拉延接觸應(yīng)力

圖9 消除滑移線的零件

二次拉延工藝是不得已而為之，因?yàn)闀?huì)增加工裝成本，以及受生產(chǎn)線工序數(shù)的限制等。優(yōu)先按常規(guī)工藝進(jìn)行優(yōu)化嘗試，確實(shí)需要用到二次拉延工藝，最好是在工藝分析前期就能提前預(yù)示。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某發(fā)蓋外板出現(xiàn)滑移線缺陷問(wèn)題基于AutoForm 進(jìn)行CAE 驗(yàn)證分析，在常規(guī)方法無(wú)改善效果的情況下探討研究二次拉延工藝對(duì)滑移線缺陷的改善效果，通過(guò)模具制造現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際驗(yàn)證，證明該方法可行。同時(shí)，反向證明了滑移線判斷依據(jù)的可靠性。為往后新車型外覆蓋件開發(fā)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，可以大大縮短模具開發(fā)周期。