基于Autoform的汽車門背板成形仿真分析
魏紹東1,2，朱浩3，肖寶亮1,2，呂博1,2，陳煒煊1,2，桑賀1,2
(1. 首鋼集團(tuán)有限公司技術(shù)研究院京唐技術(shù)中心， 北京 100043；2. 綠色可循環(huán)鋼鐵流程北京市重點(diǎn)試驗(yàn)室， 北京 100043；3. 上海汽車集團(tuán)股份有限公司質(zhì)量保證部， 上海 200040)
摘要：基于Autoform有限元仿真分析軟件，對(duì)汽車門背板沖壓過(guò)程中孔邊緣沖壓開(kāi)裂原因進(jìn)行分析，孔邊緣減薄率較大是引起汽車門背板孔邊緣沖壓開(kāi)裂的原因。為此，分別調(diào)整壓邊圈沖程、孔半徑、孔間距和孔向上偏移量，分析其對(duì)沖壓過(guò)程中孔邊緣減薄率的影響。結(jié)果表明，增加或減小壓邊圈沖程、減小孔半徑、增加孔間距和孔向上偏移量均有利于汽車門背板孔邊緣減薄率的改善；調(diào)整孔半徑和壓邊圈沖程對(duì)汽車門背板孔邊緣減薄率影響較大，而調(diào)整孔間距和孔向上偏移量對(duì)孔邊緣減薄率影響較小。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將孔半徑由40 mm調(diào)整為30 mm，試沖壓后汽車門背板孔邊緣沖壓開(kāi)裂問(wèn)題得到有效解決。
關(guān)鍵詞：沖壓； 汽車門背板； 沖壓開(kāi)裂； 有限元分析； 優(yōu)化
1 引言
鋼鐵材料一直是汽車的主要材料之一，隨著輕量化、節(jié)能減排和成本要求的提高，高強(qiáng)鋼在車身上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩和門背板等覆蓋件用材仍以低強(qiáng)度和高斷后伸長(zhǎng)率鋼材為主，以滿足復(fù)雜成形需求。門背板是典型的汽車覆蓋件，此類薄板沖壓件因面積大、厚度薄和成形復(fù)雜，在成形過(guò)程中常出現(xiàn)局部沖壓開(kāi)裂和起皺的情況。影響沖壓開(kāi)裂的因素眾多，主要包括零件的形狀和尺寸、成形工藝、材料性能、模具狀況以及潤(rùn)滑條件等。傳統(tǒng)解決沖壓開(kāi)裂問(wèn)題的方法大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)修模和試模，不僅成本較高，且影響生產(chǎn)效率。隨著板料成形仿真技術(shù)的提高和有限元理論的完善，通過(guò)仿真技術(shù)解決沖壓成形過(guò)程中沖壓開(kāi)裂和起皺等問(wèn)題的方法在工程中得到了廣泛應(yīng)用。韓龍帥等將有限元仿真分析與網(wǎng)格應(yīng)變測(cè)量試驗(yàn)相結(jié)合，從材料性能、成形工藝和局部工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)等方面對(duì)車門內(nèi)板零件鄰近區(qū)域的沖壓開(kāi)裂和起皺問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化分析。萬(wàn)影影等利用Dynaform軟件對(duì)某新型卡車后圍板進(jìn)行成形模擬，并對(duì)其成形工藝參數(shù)和模型進(jìn)行必要的優(yōu)化，避免了沖壓開(kāi)裂等缺陷的產(chǎn)生。孟超等對(duì)某車型汽車頂蓋外板沖壓成形過(guò)程進(jìn)行有限元仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和優(yōu)化。申丹鳳等針對(duì)汽車左側(cè)圍內(nèi)板進(jìn)行成形仿真，通過(guò)調(diào)整壓邊力、拉延筋、摩擦因數(shù)以及開(kāi)設(shè)工藝切口，定量地給出了拉延成形過(guò)程中的工藝參數(shù)，為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。本文針對(duì)某汽車門背板沖壓成形過(guò)程中孔邊緣沖壓開(kāi)裂問(wèn)題，基于Autoform有限元仿真分析軟件，研究不同沖程和孔徑等參數(shù)對(duì)門背板孔邊緣減薄率的影響，以期為模具結(jié)構(gòu)和沖壓成形工藝的優(yōu)化提供參考。
2 精選圖表
3 結(jié)論
(1)孔邊緣減薄率較大是引起汽車門背板沖壓成形過(guò)程中孔邊緣沖壓開(kāi)裂的原因。
(2)在材料的力學(xué)性能和成形極限曲線不變的情況下，增加或減小壓邊圈沖程、減小孔半徑、增加孔間距以及增加孔向上偏移量均有利于汽車門背板孔邊緣減薄率的改善。
(3)調(diào)整孔半徑和壓邊圈沖程對(duì)汽車門背板孔邊緣減薄率影響較大，而調(diào)整孔間距和孔向上偏移量對(duì)孔邊緣減薄率影響較小。
