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轉發自：視界

作者：魏霄俊

（同（tóng）濟大學汽車學院，上（shàng）海 200092）

摘要：為解（jiě）決某車型左前門鉸鏈（liàn）處變薄問題，通過計算機軟件建立研究模型，開展了衝壓成型仿真（zhēn）研究，運用正交試驗法對摩擦因數、壓邊力、壓（yā）邊圈行程等工藝參（cān）數展開係統研究，獲取最佳參數組合後開展現（xiàn）場試驗，結果表（biǎo）明零件變薄率達到最優狀（zhuàng）態，所提出的分析方法可為汽車企業衝壓零件外觀缺陷問（wèn）題提供解決思路。

關鍵（jiàn）詞：汽車衝壓件 表麵（miàn）質量 CAE 正交試驗

中圖分類號：U463.82+1

文獻標識碼：B DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20180124

1 前言

衝壓是整車生產中的重要步驟，亦為（wéi）製造流程中的首個工藝。

汽車衝壓件的質量問題中，零件變薄所引起的開裂、縮頸、剛性不足等缺陷（xiàn）一直是整車廠重點關注的問題，它不僅影響車（chē）身外觀質量，更可能對整車安全性和功能（néng）性產生影響（xiǎng）。

以往，汽車企業在衝壓件批量製造過程中（zhōng）的品質（zhì）改善基本依靠（kào）現場工程師的個人（rén）能力（lì）。

本文以某車型前（qián）門內板仿真計算和正交（jiāo）試（shì）驗法為基礎，開展衝壓成型仿真研究，針對門鉸鏈處變薄問（wèn）題提出了最佳（jiā）參數（shù）組合並進行了試驗驗證。

2 CAE仿真分析（xī）

2.1 工藝數模建立

目前汽車衝壓成型 CAE 軟件以（yǐ） AutoForm、 DYNAFORM、PAM-STAMP 為主，前兩（liǎng）個軟件使用較多，而且 AutoForm 易於上手，因此本文使用 AutoForm 開展分析。

AutoForm 建立的工（gōng）藝補充麵（miàn）拙劣，無法達到（dào）生產（chǎn）要（yào）求，因此選（xuǎn）擇 3D CATIA 來創建工藝模型。在創建工藝模型時，關聯運動角度、後續衝裁、整形尺寸和角度。

模型創（chuàng）建完成後，選擇數據轉換接（jiē）口（IGES 等（děng）），把曲麵模型轉換到AutoForm中。

2.2 坯料輪廓（kuò）線（xiàn）定義

前門內板零件（jiàn）相對於外覆蓋件造型簡單，故在定義坯料輪廓線時根據經驗通常選用方形料，然後使用 AutoForm 分析調整坯（pī）料。

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圖（tú） 1 所示為某車型左前門（mén）內板坯料形狀及規格，使用剪切工藝來生產板料。

圖1 某車型（xíng）左前（qián）門內（nèi）板坯料及（jí）規格

2.3 網格劃分

AutoForm提供2類網格劃分（fèn）方式，各自要求有著很大的區別，坯料網格主（zhǔ）要用於參與計算（suàn），工具網格主要（yào）用（yòng）於接觸判斷。

坯料網格劃分結果如（rú）圖2 所示，因為要參與CAE計算，所以對網格（gé）部分的要求較苛刻。

坯料網格的優點（diǎn）為單（dān）位尺寸相對（duì）平均，無畸形單位，還能達到網（wǎng）格（gé）相容性要求。

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圖2 網格（gé）劃分結果

2.4 材料指（zhǐ）標確定（dìng）

通常，材料都展現出各向異性，按照彈性（xìng）及（jí）塑性模量的變形要求，除（chú）設置屈服強度σ₀、抗拉強度（dù） R_m 外，還需設置 0°、45°、90°方向的塑性應變比，分別（bié）為r₀、r₄₅、r₉₀。上述指標應盡（jìn）量通過試驗獲取。

本文左前門內板采用（yòng）寶武 DC56D+Z50/50 材料（liào），按照表（biǎo） 1 所示的（de）性能指標建立匹配的數據庫，應力應變曲線（xiàn）如圖（tú）3所示。

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2.5 拉延筋設置

如圖4所示，因為左前門內板仿真時（shí）選擇單拉深筋一般無法很好地優化板料阻力和流動程度，所以此（cǐ）處左前門內板的等效筋要求不少於2道。

等效筋數量的不當定義常導（dǎo）致材料報廢，所以零件開發階段就要全方位衡量材料性能參數、拉延筋分配量及材料有效使用率。

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圖4 拉延筋設置

2.6 摩擦因數（shù）設置

衝壓拉延時，摩擦主要存在（zài）於模具與料片間，在製造過程（chéng）中以（yǐ）監控衝（chōng）壓線清洗機的油量實（shí）現摩擦因（yīn）數控製，但軟件模擬時一般使用（yòng）恒定的數值，本文仿真過程（chéng）設摩擦因數為0.15。

2.7 定位距設置

考慮到左前門內板的材料長度約（yuē） 1 900 mm，寬度約1 500 mm，加上壓邊圈（quān）的曲率作（zuò）用，使得製（zhì）造時料片發生側移導致仿真偏差（chà）。

故前期通常選擇定位距（jù）來保證材料的位置，如（rú）圖5所示。

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2.8 工具定義

2.8.1 壓邊中心

如圖6所（suǒ）示（shì），其包含4部分內容：None定義為軟件仿真全（quán）程壓邊力一直作（zuò）為平均安置狀態（tài）；Tool center / Blank center 定義為壓力焦點和產品焦點匹配（pèi）偏差，壓邊圈（quān）出現（xiàn）歪斜，造（zào）成壓力分布非均勻（yún）。

2.8.2 壓（yā）邊圈剛度

考慮到非均勻（yún）壓邊力的情況，將壓邊圈定義（yì）為（wéi）彈性體，其餘定義為剛體。

修改其剛度是均勻分配壓邊力的一種手段。

圖6 壓邊中心

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2.8.3 平衡塊

優化（huà）平衡塊可最大限度地防止壓邊力聚集於（yú）一處（chù）。

2.8.4 拉（lā）延（yán）筋挺舉力

它可使壓邊圈出（chū）現歪斜（xié），引起壓（yā）邊力分配偏差。

壓邊中心不允許定義為None，開啟運算（允許選擇操作模式）為拉延筋（jīn）出現挺舉力的前提。

2.9 建立工序模具

拉延為料片（piàn）在（zài）模具活動時（shí）發生走料變形（xíng），一般情況下為（wéi）首道工序，也是後續全部工序的基礎。

拉延決定著（zhe）產品平直、製造節拍及製造運營費（fèi）用。

拉延工（gōng）序設計過程中，要全麵權衡拉延角度、材料規格、壓邊圈等（děng）要（yào）素（sù）的幹擾，工藝補充（chōng）麵參數多，如工藝規劃、設備衝次（cì）、拉延力、材料（liào）性能指標、清洗機油量等。

根據經驗（yàn），上述因素對（duì）零件品質（zhì）的影響程度和方向存在差異，同時，各因素內部亦存在複雜的關係。

如，拉延力和清洗機油（yóu）量的改變均會導致門鉸鏈區域的材料厚度變化，上述波動有時發生累積作用，有時亦會發生中和作用[1]。