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. 首鋼集團有限公司技術研究院京唐技術中心， 北京 100043；2. 綠色可循環(huán)鋼鐵流程北京市重點試驗室， 北京 100043；3. 上海汽車集團股份有限公司質量保證部， 上海 200040)
摘要：基于Autoform有限元仿真分析軟件，對汽車門背板沖壓過程中孔邊緣沖壓開裂原因進行分析，孔邊緣減薄率較大是引起汽車門背板孔邊緣沖壓開裂的原因。為此，分別調整壓邊圈沖程、孔半徑、孔間距和孔向上偏移量，分析其對沖壓過程中孔邊緣減薄率的影響。結果表明，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；調整孔半徑和壓邊圈沖程對汽車門背板孔邊緣減薄率影響較大，而調整孔間距和孔向上偏移量對孔邊緣減薄率影響較小。結合現場實際情況，將孔半徑由40 mm調整為30 mm，試沖壓后汽車門背板孔邊緣沖壓開裂問題得到有效解決。
關鍵詞：沖壓； 汽車門背板； 沖壓開裂； 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，高強鋼在車身上的應用越來越廣泛，但對于發(fā)動機罩和門背板等覆蓋件用材仍以低強度和高斷后伸長率鋼材為主，以滿足復雜成形需求。門背板是典型的汽車覆蓋件，此類薄板沖壓件因面積大、厚度薄和成形復雜，在成形過程中常出現局部沖壓開裂和起皺的情況。影響沖壓開裂的因素眾多，主要包括零件的形狀和尺寸、成形工藝、材料性能、模具狀況以及潤滑條件等。傳統(tǒng)解決沖壓開裂問題的方法大多根據經驗進行反復修模和試模，不僅成本較高，且影響生產效率。隨著板料成形仿真技術的提高和有限元理論的完善，通過仿真技術解決沖壓成形過程中沖壓開裂和起皺等問題的方法在工程中得到了廣泛應用。韓龍帥等將有限元仿真分析與網格應變測量試驗相結合，從材料性能、成形工藝和局部工藝補充設計等方面對車門內板零件鄰近區(qū)域的沖壓開裂和起皺問題進行了優(yōu)化分析。萬影影等利用Dynaform軟件對某新型卡車后圍板進行成形模擬，并對其成形工藝參數和模型進行必要的優(yōu)化，避免了沖壓開裂等缺陷的產生。孟超等對某車型汽車頂蓋外板沖壓成形過程進行有限元仿真，并對仿真結果進行分析和優(yōu)化。申丹鳳等針對汽車左側圍內板進行成形仿真，通過調整壓邊力、拉延筋、摩擦因數以及開設工藝切口，定量地給出了拉延成形過程中的工藝參數，為實際生產提供參考。本文針對某汽車門背板沖壓成形過程中孔邊緣沖壓開裂問題，基于Autoform有限元仿真分析軟件，研究不同沖程和孔徑等參數對門背板孔邊緣減薄率的影響，以期為模具結構和沖壓成形工藝的優(yōu)化提供參考。
2 精選圖表
3 結論
(1)孔邊緣減薄率較大是引起汽車門背板沖壓成形過程中孔邊緣沖壓開裂的原因。
(2)在材料的力學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)調整孔半徑和壓邊圈沖程對汽車門背板孔邊緣減薄率影響較大，而調整孔間距和孔向上偏移量對孔邊緣減薄率影響較小。
