构成汽车车身的零件一样平常分为三类：外覆盖件、内覆盖件和骨架件，前两者统称为覆盖件。汽车顶盖作为一种范例的外覆盖件，在质量哀求上被划分为A类件，是消费者最直不雅观打仗到的零件之一，这就哀求汽车顶盖在其表面上有着相对苛刻的哀求。对付本文所述无天窗类顶盖，其拉深程度小，表面圆弧大，没有繁芜的特色形状，因此总体来说其成形相对大略，但是仍不可避免存在圆角凹陷和分裂、法兰部位起皱等毛病，个中最难以办理的问题是拉延后大面积回弹。
在汽车轻量化的哀求下，顶盖常用5系及6系铝合金进行冷冲成形，且厚度较薄，一样平常在1mm旁边。本文所述为江淮某型号汽车顶盖，其材料指定为6016铝合金，厚度为1mm。该材料强度较高，综合性能较好，但是延伸率较低，屈强频年夜，在常温下成形性能并不是很好，而且成形后回弹严重，因此须要设计更为有效的柔性成形工艺来提高表面质量和制件精度。充液拉深工艺作为一种范例的柔性成形工艺，被广泛运用于汽车制造和航空航天领域。该工艺在成形阶段通入高压液体代替凹模或者凸模，降落模具本钱以及后期的修模韶光，并能在模具之间形成良好的润滑浸染，减小摩擦力。现针对该零件已经设计完成一套完全的拉延模具，但在后续参数调度中创造仍旧存在一定的问题，紧张是法兰起皱和回弹量过大，本文在现有模具根本上，基于大型商用有限元仿照软件Dynaform对模具进行调度和工艺改进，提高成形质量并减小回弹。
初始模具成形效果
图1为根据现有模具提取的有限元仿照当中利用的模型示意图。该零件成形过程中，其成形质量紧张受到压边力、拉延筋形状和分布、以及液压加载办法的影响。现有模具中拉延筋的形状和位置已经固定，从俯视图来重视要为四周直边，圆角处无拉延筋，前阶段仿照中紧张调度压边力以及液压加载曲线。通过仿照得到的最优的压边力为40kN，液压力在调度过程中紧张采取如图2所示的三种加载办法，得到的最优路径为c，该路径可以担保成形过程中板料充分变形，减少起皱和拉裂毛病。仿照得到的最佳结果如图3(a)所示。
图1 原始模面充液拉深有限元模型
图2 不同液压加载路径
由图3(a)可以创造经由优化后四个圆角处仍旧存在较为严重的起皱征象，这与现场实物涌现的问题同等，如图3(b)所示。可以判断，现有模具仍存在待改进之处，因此设计两种改进方案如下文所述。
图3 仿照结果与实物对照示意图
改进方案一（压边圈补充法）
进一步剖析起皱的缘故原由可以创造，凹模口4个交角区域在上模下行的过程中没有模具限定，成形后涌现严重的起皱毛病，如图4所示。因此对原模面进行优化设计，如图5所示，将上模4个交角区域（图5(a)标注区域）添加到压边圈上。通过补充压边圈内圆角处，增大压边圈不才压过程中对坯料的浸染效果，减小坯料圆角成形过程中的失落稳征象，从而肃清起皱。优化后的模面得到图6所示的结果，可以创造起皱征象得到明显改进，减薄率为13.9%，符合制件减薄率＜15%的哀求。
图4 起皱缘故原由示意图
图5 模具优化示意图
图6 方案一优化结果示意图
剖析上述结果可以判断该修模方案可以很好的知足对顶盖成形质量的哀求，但是仍旧存在一些问题。如果按照上述方案进行优化，须要对压边圈及凸模进行较大程度修正，这是一个相对来讲很繁芜的事情，会花费大量的人力物力，这就哀求找到更为大略的方法。
仿照过程中可以创造成形紧张的影响参数为拉延筋形状和位置、压边力以及液压曲线，这几个参数反复折衷往后创造角部仍存在起皱以及拉裂情形，因此在较优参数下又进行了坯料形状和大小的优化，目的是运用最小阻力原则改进金属在角部的流动情形。在设计的几种板料形状中选择紧张的三种如图7所示，其图7(a)方形板料尺寸为1700×1300mm2，图7(b)和图7(c)所示板料是在图7(a)所示板料根本上分别进行了倒圆角和倒斜角处理，从仿照结果可知图7(c)所示板料形状为最优，如图8(b)所示，无拉裂和起皱情形，减薄率符合哀求。
图7 坯料形状优化示意图
图8 拉延筋优化示意图
回弹预测
通过前期对模面的修正事情，已经可以很好的达到成形哀求，但是仍须要对拉延结束后的回弹进行预测和剖析。图9(a)为公司按照原有工艺生产的零件在拉延之后实际测得的回弹量，图9(b)为基于Dynaform软件的回弹模块得到的回弹云图，两者整体趋势基本相同，仿照的数值略大于实测值。由图中可以看到，回弹最严重的的部位发生在两侧的工艺补充面上，一样平常认为，只要实际的零件覆盖范围内回弹值知足哀求即可，在此根本上只管即便掌握补充面上的回弹，避免在修边工序后应力开释导致回弹加剧。
图9 回弹检测报告及仿照结果
在现有结果根本上根据终极制订的拉延筋排布办法以及坯料的形状，进行拉延筋参数、压边力、模具间隙和液压力这几个影响回弹的紧张参数进行折衷和优化，得到的回弹优化结果如图10所示。从图中可以知道，零件覆盖的范围内回弹基本小于0.5mm，知足生产哀求，纵然修边之后应力开释使回弹增大，生产中可以通过后续整形工步实现回弹掌握。
图10 回弹优化后回弹仿照结果
结论
在原有模型根本上，针对起皱和回弹问题对模具构造进行两种方案优化，一种是对压料面进行较大修正，该方案可从实质上办理起皱问题；另一种方案通过在圆角处增加拉延筋来改进起皱问题，并通过压边力和拉延筋等参数设置的折衷以及坯料形状的修正改进回弹问题。综合两种修模方案，出于对实际生产条件和本钱的考虑，拟采取第二种方案。
作者简介
黄晓峰，总经理、技能中央主任，紧张从事汽车车身工装开拓事情，主持完成汽车大型覆盖件冲压模具的研发、制造项目，多次得到中国模具工业协会“精模奖”。
本文节选自《铸造与冲压》2018.4期
