畢四龍

（四川成飛集成科技股份有限公司， 四川 成都 610091）

0 引 言

側(cè)圍外板是汽車覆蓋件中關(guān)注度較高的零件之一，其具有造型復(fù)雜、尺寸大、匹配關(guān)系多、成形難度大等特點，在實際生產(chǎn)中會產(chǎn)生諸多問題，因此在工藝設(shè)計、CAE仿真、調(diào)試制造過程中都會有各種改善方案來應(yīng)對。雖然不同車型的造型需求不同，但在同一部位產(chǎn)生的問題具有一定的典型性，現(xiàn)介紹某側(cè)圍外板后保險杠處成形問題及解決措施。

1 零件成形問題

1.1 零件造型

側(cè)圍外板后保險杠處的結(jié)構(gòu)根據(jù)車型略有不同，某車型側(cè)圍外板后保險杠處造型如圖1所示，由于棱線R值較小，內(nèi)表面數(shù)模僅為R1.3 mm，拉深工序如果采用零件數(shù)模直接成形會開裂，需采用過拉深工藝，后工序進行整形。由于后保險杠處A面（外觀面）與輪轂處安裝面的臺階高度相差較大，如圖2所示，臺階最深位置為39 mm，最淺位置為16 mm，采用過拉深后進行整形容易起皺，同時尖點R值過小，拉深后材料已硬化，整形后常伴隨開裂問題。

圖1 某側(cè)圍外板后保險杠處結(jié)構(gòu)

圖2 側(cè)圍外板后保險杠處不同位置高度值

1.2 拉深補充造型

圖1所示區(qū)域的沖壓工藝排布為拉深、修邊、整形，該處的拉深補充造型對成形效果至關(guān)重要。表1所示為初期嘗試的3種拉深造型方案，并對各方案進行了CAE分析驗證，僅對拉深后側(cè)圍處板后保險杠處局部造型進行更改，其余工藝參數(shù)不變。

表1 3種拉深補充方案

從表1可以看出，改變拉深造型對整形開裂與起皺影響較大，可以通過縮短拉深補充線長的方式優(yōu)化起皺，控制成形深度及過拉深量解決開裂問題。綜合對比，方案2成形效果較好，但以上3種方案都不能完全解決成形缺陷問題。整形時觸料的先后時序不同是導(dǎo)致起皺的主要原因，如圖3所示，區(qū)域1整形時先觸料，將多余的料向區(qū)域2堆積，導(dǎo)致區(qū)域2產(chǎn)生起皺且棱線上拋。因此拉深補充應(yīng)保證各區(qū)域的整形量盡量相同，同時還要考慮尖點開裂問題，在棱線尖點處進行球化處理，拉深后的減薄率不宜過大，應(yīng)控制在20%以內(nèi)，整形后尖點減薄率控制在25%以內(nèi)，最大失效值需小于0.8，保證整形后不開裂。

圖3 整形起皺區(qū)域

2 零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化

經(jīng)過上述分析，零件起皺區(qū)域是由于臺階高度差過大，減少臺階的高度差是零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向，以下3種優(yōu)化方案都是基于方案2的后工序整形。

2.1 優(yōu)化方案一

在靠近輪轂處的后保險杠安裝面根部設(shè)計1個凹陷造型，造型深度最大為7 mm，如圖4所示，通過增加凹陷減少臺階的高度差。方案一CAE分析結(jié)果如圖5所示，靠近輪轂處上模整形鑲件比原來提前觸料，起皺情況得到改善，僅在棱線處有輕微的上拋。

圖4 零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案一

圖5 方案一CAE分析結(jié)果

2.2 優(yōu)化方案二

更改靠近輪轂處的側(cè)壁角度，將此處的側(cè)壁角度調(diào)整為與沖壓方向一致，通過控制早期成形的側(cè)壁間隙來改善起皺問題，如圖6所示。方案二分析結(jié)果如圖7所示，起皺情況同樣也得到了改善，但在棱線處仍然出現(xiàn)了上拋。

圖6 零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案二

圖7 方案二CAE分析結(jié)果

2.3 優(yōu)化方案三

增加靠近輪轂處的頂部棱線的高度，減小臺階的相對高度差，使頂部棱線處在整形時與上模鑲件提前觸料，如圖8所示。方案三CAE分析結(jié)果如圖9所示，起皺還是集中在棱線處，棱線上拋現(xiàn)象仍然存在。

圖8 零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案三

圖9 方案三CAE分析結(jié)果

對以上3種零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案進行分析，降低臺階的相對高度差能夠起到作用，3種方案均可以減輕起皺情況，但在棱線處都沒有較好地解決上拋現(xiàn)象。相對方案一的效果最好，零件臺階的高度差H應(yīng)控制在5 mm以內(nèi)，但由于零件結(jié)構(gòu)功能受限，客戶不能接受方案一和方案二的優(yōu)化方式，僅同意方案三的零件結(jié)構(gòu)更改，加高輪轂處棱線，使臺階過渡平緩。

3 工藝方案優(yōu)化

雖然零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠起到一定作用，但是不能完全解決零件的成形缺陷問題，需要進一步優(yōu)化成形工藝。采用的方式為拉深后修邊保留側(cè)圍外板后保險杠處尾部位的廢料，整形工序需要壓料成形，最后精修至零件尺寸，如圖10所示。

圖10 沖壓工藝排布

由于起皺區(qū)域在靠近輪轂處，壓料整形工序需要從2個方向控制材料流動，即a、b方向（見圖10），修邊工序要保留相應(yīng)區(qū)域的廢料。為了保證A面的成形質(zhì)量，零件內(nèi)部壓料需強壓，外部補充面區(qū)域弱壓，如圖11所示，整形時材料由外向內(nèi)流動，不能拖動A面。優(yōu)化成形工藝后，成形過程中板料基本無起皺，如圖12所示。

圖11 壓料整形工序壓料器結(jié)構(gòu)

圖12 壓料整形CAE分析結(jié)果

如圖13所示，通過拉深補充、零件結(jié)構(gòu)、工藝排布的優(yōu)化，經(jīng)CAE分析驗證，實際零件出件后的成形情況良好，滿足質(zhì)量要求，且批量生產(chǎn)時成形穩(wěn)定，為類似問題提供了改善思路。

圖13 批量生產(chǎn)零件

4 結(jié)束語

側(cè)圍外板后保險杠處造型為了滿足零件功能性需求，如果前期不能較好地控制零件的成形性，在后期的調(diào)試及批量生產(chǎn)中會產(chǎn)生缺陷問題，增加了調(diào)試周期及制造成本。通過拉深補充造型、零件結(jié)構(gòu)、沖壓工藝的優(yōu)化，能使側(cè)圍外板后保險杠處區(qū)域的成形性得到改善，并達到質(zhì)量要求，其中零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化盡量在沖壓同步工程階段進行，優(yōu)化方案會更容易通過。