范宇平

（柳州福臻車體實業(yè)有限公司， 廣西 柳州 545005）

0 引 言

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車已不再是簡單的代步工具。近年來，汽車企業(yè)與汽車品牌不斷增加，消費者不僅關(guān)注汽車的性能、油耗等使用問題，還對汽車的外觀品質(zhì)與美感要求也越來越高。車門外板作為車身側(cè)面最直觀的位置，其外觀精致度和棱線清晰度是前期沖壓工藝開發(fā)的關(guān)注區(qū)。現(xiàn)以某車型車門外板為例，從沖壓坐標(biāo)、拉深筋阻尼系數(shù)、工藝補充面等方面，通過模擬分析軟件闡述前期開發(fā)過程中解決滑移線的方法，使零件達到最佳的制造狀態(tài)。

1 零件分析

某車型后門外板如圖1所示，在門把手上端區(qū)域有1條主棱線（方框區(qū)域)，靠近下護板區(qū)域有1條副棱線（箭頭區(qū)域）。主棱線弦長為3 mm，棱線R角為12.5 mm，棱線兩側(cè)A面夾角約165°，如圖2所示；副棱線弦長為3 mm，棱線R角為5～9 mm，棱線兩側(cè)A面夾角約164°，如圖3所示。與棱線相切的A面夾角大，棱線相對平緩，初始判斷滑移缺陷不大，故擬定沖壓坐標(biāo)：X軸84°、Y軸-1°、Z軸1°，如圖4所示，零件擺放平穩(wěn)，零件前后側(cè)最低點落差小，成形性好、模具生產(chǎn)平穩(wěn)、生產(chǎn)效率高、使用壽命長。

圖1 后門外板

圖2 主棱線特征尺寸

圖3 副棱線特征尺寸

圖4 零件擺放

2 問題描述與判斷

滑移線的產(chǎn)生是由于拉深成形過程中，板料接觸凸模棱線時產(chǎn)生彎曲和反彎曲硬化，硬化后的區(qū)域會因兩側(cè)料流不均衡而移動，在棱線的一側(cè)形成痕跡，拉深成形結(jié)束后，零件外表面區(qū)域出現(xiàn)可見帶狀曲線，棱線R角越小，滑移線越明顯。

2.1 滑移線判斷

畫線判斷滑移線是最原始、最基礎(chǔ)的判斷方法。根據(jù)以往經(jīng)驗，棱線R角＞20 mm，滑移線在現(xiàn)場不會產(chǎn)生缺陷。在Autoform軟件Skid Lines模塊設(shè)置選?。糝20 mm的棱線R角，屈服強度為0，如圖5所示。材料流入量如圖6所示，周圈鎖死不進料的情況下，主棱線滑移線往水切側(cè)滑出R角邊緣約12.6 mm，如圖7所示，副棱線往下護板側(cè)滑出R角邊緣約9.3 mm，如圖8所示。

圖5 Skid Lines模塊設(shè)置

圖6 材料流入量

圖7 主棱線滑移

圖8 副棱線滑移

2.2 反彎曲應(yīng)變判斷

反彎曲應(yīng)變是輔助Skid Lines模塊判斷滑移線的另一種方式，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，反彎曲應(yīng)變＜0.008時，即使Skid Lines判斷滑移線滑出R角，但現(xiàn)場滑移線不會產(chǎn)生缺陷。如圖9、圖10所示，主棱線一側(cè)靠近棱線位置，反彎曲應(yīng)變最大值為0.026，副棱線最大值為0.040。黑色區(qū)域反彎曲應(yīng)變都大于0.008，與Skid Lines模塊滑移線判斷區(qū)域?qū)?yīng)。結(jié)合2個判斷結(jié)果，根據(jù)以往經(jīng)驗，該零件滑移線缺陷肯定存在。

圖9 主棱線反彎曲應(yīng)變

圖10 副棱線反彎曲應(yīng)變

3 解決方案

當(dāng)主、副棱線都存在滑移線缺陷，且主、副棱線滑移方向相反的情況，根據(jù)車體外觀件要求，考慮消除主棱線滑移問題，副棱線滑移問題根據(jù)各主機廠要求采取不同的應(yīng)對措施。解決主棱線滑移的方案主要有以下2種。

3.1 旋轉(zhuǎn)沖壓坐標(biāo)

將沖壓坐標(biāo)繞X軸順時針方向旋轉(zhuǎn)9°（見圖11箭頭），旋轉(zhuǎn)后主棱線在最高點，棱線兩側(cè)與沖壓坐標(biāo)的夾角接近平分，主棱線區(qū)域側(cè)面截面如圖12所示。Autofrom分析結(jié)果顯示，周圈拉深筋鎖死，主棱線滑移線滑出R角3.3 mm，反彎曲應(yīng)變最大值為0.02，仍有滑移風(fēng)險，如圖13、圖14所示。

圖11 沖壓左邊繞X軸旋轉(zhuǎn)9°

圖12 主棱線區(qū)域側(cè)面截面

圖13 主棱線滑移

圖14 主棱線反彎曲應(yīng)變值

3.2 增加走料用拉深筋

因為門外板造型相對簡單平緩，拉深采用周圈鎖死，材料流入量趨近0，讓材料充分成形，提高零件A面的剛度，減少A面缺陷問題。在旋轉(zhuǎn)沖壓角度后仍有滑移風(fēng)險時，需調(diào)整拉深筋系數(shù)，加大材料流入量，解決主棱線滑移線問題。

將主棱線前端拉深筋更改為2條走料筋，內(nèi)筋阻尼系數(shù)為0.528，外筋阻尼系數(shù)為0.295，拉深到底前端流入量約10 mm，其它三側(cè)鎖死筋不變，如圖15、圖16所示。Autofrom分析結(jié)果顯示，主棱線滑移線在R角邊緣，未到A面，如圖17所示；副棱線滑移線滑出R角約15.9 mm，如圖18所示，無開裂起皺風(fēng)險，零件成形性好。

圖15 拉深筋系數(shù)

圖16 材料流入量

圖17 主棱線滑移

圖18 副棱線滑移

主棱線反彎曲應(yīng)變?nèi)鐖D19所示，彎曲應(yīng)變均＜0.008，副棱線區(qū)域反彎曲應(yīng)變最大值0.043，如圖20所示。根據(jù)以上2個參數(shù)分析結(jié)果判定，主棱線滑移線無滑移風(fēng)險，副棱線滑移存在問題。副棱線靠近下護板位置，為非主視覺區(qū)域，且副棱線以下區(qū)域相對車身坐標(biāo)是內(nèi)收的，與主機廠協(xié)定副棱線區(qū)域不進行深度優(yōu)化。

圖19 主棱線反彎曲應(yīng)變

圖20 副棱線反彎曲應(yīng)變

4 現(xiàn)場驗證

實際現(xiàn)場生產(chǎn)中，主棱線區(qū)域未出現(xiàn)滑移線，棱線清晰，A面光滑無瑕疵，如圖21所示。副棱線下端距離棱線11 mm左右位置有明顯滑移痕跡，如圖22所示。

圖21 主棱線無滑移

圖22 副棱線滑移狀態(tài)

5 結(jié)束語

通過Autoform的輔助分析，判斷滑移線缺陷的方式主要有2種：一種是滑移線畫線;一種是反彎曲應(yīng)變。一般理論值要求滑移線不滑出棱線R角邊緣，反彎曲應(yīng)變＜0.008。解決滑移線缺陷的方法也有2種：①旋轉(zhuǎn)沖壓角度，使棱線兩側(cè)與沖壓方向夾角接近平分；②保證零件剛度等各項參數(shù)達標(biāo)的情況下增加走料用拉深筋，讓滑移線減少或不滑出棱線R角，降低滑移風(fēng)險。在前期分析階段發(fā)現(xiàn)和解決棱線滑移缺陷，使零件達到最佳制造狀態(tài)，能提高零件的合格率，也減少了現(xiàn)場整改的工作量。