车门内板是汽车外覆盖件，属于A级零件，哀求零件外不雅观必须光顺平滑、棱线清晰，无褶皱、波浪、凹陷、凸包等毛病。旁边车门内板三维数模如图1所示。
图1 车门内板
零件冲压工艺设计
零件工艺性剖析
图2 车门内板二维图
车门内板的二维模型如图2所示，该零件的材料为5000系铝合金5182，材料屈从强度σs为116.5MPa，抗拉强度σb为268.4MPa，料厚为1.5mm，形状尺寸为1373mm×1298mm×319mm，主型面曲率较大，型面较为繁芜，因此要得到合格的冲压件，就必须设置合理的冲压方向、压料面、工艺补充面和拉延筋等工艺参数，特殊是零件中间位置的型面很平缓，可能产生成形时变形量不足、成形后易回弹的问题，需进行充分的塑性变形，掌握其回弹。
在得到产品数模初期，通过对产品进行工艺同步剖析，提出设计变更申请交由产品设计部门进行数模变动，以只管即便减少模具制造后的试模次数，降落模具开拓本钱，规避后期的调试风险，缩短模具的开拓周期。图3所示1处修边后翻边存在质量毛病，将止口切掉一块，便于修边，担保翻边质量。
冲压工艺及模面的设计
图3 设计变更示意图
汽车覆盖件的形状繁芜、尺寸大，一样平常不可能在一道冲压工序中直接得到，常日要经由落料(或剪切下料)、拉延、成形、修边、冲孔、翻边、整形等多道工序才能完成。通过对产品数模的剖析，初步方案工序为5序，详细工艺内容为拉延（旁边件合模)→修边+冲孔+侧修边→修边+冲孔+侧修边→翻边+整形→冲孔+侧冲孔。
确定冲压方向
冲压方向的选择关系到拉延零件的产品质量及修边冲孔质量，是冲压工艺设计的关键。同时冲压方向影响拉延模面设计时的工艺补充量，进而影响零件的材料利用率，决定了批量生产的质料本钱。此车门内板冲压方向的选择按照以下三点原则：
⑴无负角。担保拉延凸模与凹模产品型面可以完备贴合，不应涌现凸模打仗不到的封闭区。
⑵最小拉延深度。拉延凸模在初始碰触坯料时，打仗面积尽可能大，避免点打仗，打仗部位应只管即便处于冲模中央，避免坯料在成形过程中窜动，担保制件在一次拉延过程中成形；拉延深度尽可能的浅，在担保产品外不雅观质量的条件下，材料利用率尽可能的高。
⑶制件品质优秀。此车门内板零件的外不雅观质量哀求高，特色R角位置拉延时不许可产生凸模滑移线、冲击线等表面毛病，需尽可能减小型面在冲压方向上的高度差，使拉延过程进料均匀。
确定压料面
压料是拉延过程中非常主要的功能，坯料便是沿压料面逐渐流入模具型腔的，因此压料面的设计要使产品不同部位的拉延深度只管即便均匀，坯料流动阻力的分布知足拉延成形的须要，担保制件在各个截面上变形均匀（拉延深度同等)。合理的压料该当担保压料面上的材料不起皱，以及流入凹模的坯料不起皱、未定裂。压料面设计不合理会使压边圈压料时形成起皱、聚料、松弛等，乃至在成形过程中无法消逝而残留在零件上。在设计此车门内板拉延模的压料面时，应把稳以下两方面内容：
⑴压料面设计时优先采取单曲面，以担保压料面的光顺，其阻力变革相对随意马虎掌握，便于将模具调度到最有利于拉延成形所须要的最佳压料面阻力状态。考虑该车门内板的刚性哀求，压料面设计为单曲面直纹可展曲面。
⑵压料面任一断面的曲线长度要小于拉延件内部相应断面的曲线长度，凹模内的毛坯产生一定程度的胀形变形，可以担保坯料的刚性，否则会使拉入凹模内的多余材料无法延展。
综合上述内容，设计拉延模面并在UG软件上建模，如图4所示。
图4 拉延模面
有限元剖析仿照
在拉延模面建模完成后进行CAE的仿照剖析，首先对坯料尺寸、拉延筋系数进行调度。汽车覆盖件拉延成形中，一样平常采取拉延筋或拉延槛，其分布形状跟凸模轮廓线随形，两者间隔一样平常在20～25mm之间，从截面形状上分为圆筋、方筋、拉延槛(半方筋)。拉延筋增加了压料面上各位置的进料阻力，掌握材料的流动方向和进料速率，调节材料流入量，大大改进零件的拉深条件，是防止覆盖件起皱、开裂、拉延不敷等成形毛病发生的最有效方法。
拉延开始前，模具压边圈与凹模先闭合，坯料被拉延筋压弯成形，随后在凸模浸染下，坯料的周边产生拉延变形并向凹模走料，坯料沿拉延筋表面滑动产生的摩擦阻力和波折变形阻力，都使毛坯断面内的径向拉应力加大。通过变动拉延筋的高度、圆角半径以及拉延筋的间距，可以调度进料阻力，这种调度径向拉应力的方法十分方便有效。当拉延筋之间间距过大时，就会涌现坯料在此处堆积，而合理的拉延筋间距会给坯料一个反向的浸染力，阻挡坯料的连续流入，肃清堆料征象。
考虑到CAE剖析的打算韶光，在初次打算时，利用等效拉延筋代替实体筋，待初次CAE结果得出后，再作针对性调度，等效拉延筋如图5所示，仿照结果如图6所示，从FLD图中可以看出，拉延型面零件变形充分，变形区掌握在FLC安全范围之内，材料流动合理，零件有较好的塑性变形，拉深零件无暗伤、分裂的风险。
图5 拉延筋的设置
图6 CAE剖析结果
产品工序分配
通过前期对产品的剖析，对此车门内板做了5道工序的排布。对5道工序影响大的紧张是门把手处的冲孔与周圈修边及翻边的折衷处理。通过对工艺内容和模具构造的优化，实现了工序节省的目标，详细工序分配如图7所示。
图7 各工序内容
图8 终极拉延零件
图9 终极合格产品
物理验证
根据CAE仿照结果优化后的工艺参数，优化拉延模面，设计加工模具，调试得到拉深件及产品件如图8、图9所示，试模结果与仿照仿真结果基本吻合，零件成形良好，无暗伤与开裂毛病，外不雅观品质优秀。
结束语
车门内板作为汽车车身开拓过程中难度较大的关键制件，若前期剖析不充分，会造成产品设计涌现大量的变更，后期制造、调试难度大，整改周期长、本钱高的问题，我们在研究繁芜型面拉深模具型面设计的根本上，通过CAE仿真仿照剖析，能够预测覆盖件成形过程中存在的问题，根据数值仿照结果调度相应的工艺参数，并将优化后的工艺参数运用于实际生产中，可有效辅导模具现场调试，减小模具调试韶光，提高模具制造效率。
作者简介
余冰定，工程师，紧张从事汽车冲压方案方案、工艺设计、模具调试事情，主持完成蒙城微卡MPV新工厂冲压工艺项目的开拓及首个铝合金车身项目工艺设计调试验收等，拥有发明专利4项，实用新型专利14项。
