寇兆阳
（一汽解放汽车有限公司，长春130011）
摘要：通过某车型一种中纵梁加强板成形代替拉延的实物为载体，过程中运用AutoForm分析软件，对高强钢回弹问题进行分析，对比了模拟状态和实际情况差别。对产品工艺性评审、冲压工艺设计过程、现场实际模具和产品问题以及最终实物情况进行比对，从而形成一种判定规范，分析产品存在的工艺难度及解决措施，达到了较好的应用结果。
关键词：中纵梁加强板中图分类号：U466
产品工艺性文献标识码：B
回弹
工艺难度
DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20180380
1项目背景
目前在汽车行业轻量化、降成本的趋势下，需
主要基于5101426LB26中纵梁加强板开发过程，着重研究其冲压工艺设计及工艺分析，结合最终冲压件产品状态，对比分析结果。1.2
冲压工艺流程
目前冲压工艺流程如图2所示。
加工数模
会签
要综合考量产品、质量和成本等因素。尤其商用车运用一些典型工艺，例如梁类件成形代替拉延，可有效降低成本，提高材料利用率。通过某车型一种高强板梁类件成形代替拉延实物载体，对整个工艺设计过程与现场实际模具和产品遇到的问题进行分析，从而指导以后的工艺设计。1.1
白车身变化内容
白车身变化内容主要涉及新增冲压件5101426LB26中纵梁加强板，如图1所示。
产
品模型
工艺性评审
冲压工艺设计
模面设计
模拟分析
冲压结构设计泡沫实形加工
CAE机械加工
装配
调试试冲
模具验收
冲压工艺性评审、前期工艺设计以及CAE模拟分析为同步工程中最为重要环节。其中冲压工艺性评审主要从零件的可制造性、模具制造成本、冲压件质量、所有与冲压生产相关的风险等方面对产品进行评审并反馈评审和修改意见，并输出工艺性评审报告。以往冲压工艺性评审严重依赖人员本身现场经验分析，往往存在一些漏洞，严重的甚至可能影响产品正常使用。目前CAE模拟分析技术
汽车工艺与材料
AT&M
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3D检测
图2冲压工艺流程
图1零件5101426LB26
作者简介：寇兆阳（1988—），男，工程师，学士学位，研究方向为冲压工艺。
2019年第6期
生WORKSHO产P现SO场LUTION日益成熟，利用PAM-STAMP、DynaForm或Auto⁃Form等分析软件进行冲压工艺可行性分析的精度计、结构设计极大提升了工作效率[1]。
冲压工艺设计是车身模具开发过程中的重要环节，起着指导性的作用，要求系统地评价车身产品的合理性及可行性，制定产品的成形工艺，而且要求对产品在生产过程中生产效率、材料利用率及生产稳定性等方面进行综合考虑。
越来越高，用其来辅助工艺评审以及冲压工艺设
考虑降低翻边高度。并且此处设计会导致高的翻边回弹控制困难，而且容易造成侧壁翘曲。侧壁回弹筋按照第一轮ECR反馈修改，如下图4所示。
图4产品变更ECR2
2.3锁定数据
第三轮数据更新完毕后锁定数模，状态见图5。
25101426LB26冲压工艺性评审
工艺评审过程会输出冲压产品变更申请单
（ECR），最终产品设计师根据此变更申请进行数据修改。结果如下。2.1
5101426LB26前期产品数据经过工艺性评审第一轮数据
两侧加强筋有利于控制回弹，但是容易造成拉毛缺陷，不利于产品批量生产，而且破坏模具镶块强度。建议取消此种设计，改为平点焊面，并且为了控制回弹，在适当位置增加三角筋，此处设计在模具到底墩圆角时起作用，用于增强制件整体强度和圆角处变形率，如图3所示。
3.1.1
图55101426LB26产品示意
设计师根据工艺评审反馈修改局部数据，适当降低了翻边高度，有利于保证模具强度和降低工艺难度。
3
3.1
5101426LB26冲压工艺设计
5101426LB26冲压工艺特点
针对5101426LB26产品属于梁类高强钢产品，
一般采用拉延或成形两种工艺进行设计。
存在侧壁翘曲、侧修困难、材料利用率低、容成形工艺拉延工艺
易拉毛等问题，但生产较为稳定。
两侧R角处适当位置增
加三角筋，防止侧壁回弹
3.1.2
两侧加强筋取消，改
为平点焊面
存在形状结构不能太复杂、成形高度不能过
大、翻边回弹、尺寸精度低、合适于厚料（t≥1.6mm）
图3
产品变更ECR1
等问题。但材料利用率较拉延要高，材料及制造成本低。成形工艺的一般判断原则和关注点如下。
a.H≤30mm，C形或L形直梁件；b.H＞30mm，H/R≤0.10(加筋或补偿)；c.H＞30mm，H/R≈0.10～0.16(加筋或补偿)。此件5101426LB26产品H/R≈1.27，如图6所示。料厚2.0mm，按照上述判断原则需安排拉延工艺，但结合拉延和成形整体优缺点评审，采用成形代替拉延进行工艺排布。3.2
5101426LB26冲压工艺方案制定
根据产品特点有以下三种冲压工艺方案。
2019年第6期
此种设计应用于整体没有起伏的加强梁制件，不仅可以控制回弹，而且在保证焊接强度的前提下，可以减少与匹配梁的贴合面，降低匹配难度，对于5101426LB26不适用。
材料牌号原为DP590，根据模拟分析结果显示有开裂风险，无法实现正常生产，建议材料牌号改为P250（含磷高强度钢板）。2.2
第二轮数据
局部翻边高度相对于腹面过高，翻边高度59.6mm，腹面宽度49.8mm导致顶出器宽度不够，
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汽车工艺与材料
AT&M
生WORKSHO产P现SO场LUTION到30%以上，有开裂风险。预弯过程进行成形优化，预弯过程中先进行成形凸包储料处理，类似于
H=70R=55
二次成形，成形过程模拟状态良好。
分析参数料厚材料牌号材料参数
YTN
拉延类型压料圆行程摩擦系数压料力成型力模型基准表面板料尺寸
FullDie760*220R2
P250
mmMPaMPa
图65101426LB26局部尺寸
a.工艺方案1，落料冲孔成形→翻边成形→侧整形→冲孔模（双槽），增加侧整形，没有预弯工序。
b.工艺方案2，落料冲孔成形→预弯成形→翻边成形→冲孔模（双槽），该工艺方案没有侧整形，需翻边，两侧回弹需进行CAE模拟分析，如果回弹情况无法控制需增加一序侧整形模具。
c.工艺方案3，落料冲孔→翻边成形→侧整形→冲孔模（双槽），该方案没有预弯工艺。
以上三种方案各自存在优点缺点，作为参考
253.8369.90.157
1.42/1.39/1.81
mmtonton
0.15
图8模拟参数及分析状态
方案。方案1中没有预弯工序直接落料后翻边成形，由于造型限制，翻边工序可能存在不服帖现象，从而导致尺寸不稳定。增加侧整形有利于控制侧壁回弹。方案3缺少预弯工序，翻边成形集成了凸包成形，存在一定风险。方案2如果模拟分析显示回弹范围可以接受，倾向于选择此方案，以下为该方案示意，如图7所示。
2-Φ10
（a）5101426LB26分析结果
0.80.70.60.5主应变0.40.30.20.1-0.1
-0.40
（a）1/4序落料冲孔（b）2/4序预弯成形
4-Φ14.8
-0.2
0
次应变
0.20.4
1-Φ181-Φ331-Φ14
（b）FLD成形极限图图9
分析结果及成形极限图
调试建议，保证该处光洁度0.8以上，应控制
（c）3/4序翻边成形
图7
（d）4/4序冲孔（双槽）
5101426LB26工序示意
减薄率在20%以下。3.3.3
如图10所示，通过分析显示局部翻边有起皱起皱分析
3.33.3.1
关于5101426LB26的CAE模拟分析
如图8所示，分析参数主要包括材料信息、摩模拟参数
风险，材料增厚趋势严重。具体的判断准则是0～0.01为合格，0.01～0.02为轻微起皱，0.02～0.03为严重起皱。
调试建议，此处起皱趋势是由于产品造型引起翻边多料造成的，后期可通过放大对应区域的翻边凹模R尝试消除。
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擦系数等，分析状态针对起皱、减薄、开裂等进行评价。3.3.2
如图9所示，针对凸包有减薄率略大问题，达成形极限图
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生WORKSHO产P现SO场LUTION态与CAE模拟结果基本一致。如图13所示。调试是确认工艺参数是否可行的关键步骤，CAE技术、
0.084341
试冲结果相结合可有效提高一次试模成功率。要
0.02
0.03
00.01
求模具研配到位、状态稳定。
图10起皱增厚分析
区域超差0.7mm认可
3.3.4
冲压成形过程中，通过压弯工艺加工的产品
局部微皱，认可
回弹分析
很多，而压弯工艺带来的被加工件的回弹问题不可避免。高强钢板的σs（屈服强度）和σb（抗拉强度）比低碳钢高，而n（材料硬化指数）值和r（塑性应变比）值却比较低[2]，影响贴模性的几何缺陷和定形性问题更为突出。会出现角度变化缺陷、侧壁翘曲及内凹现象等典型特征。
如图11所示，局部分析显示负回弹-1.1mm，此处侧壁会有翘曲及内凹现象（侧壁部的平面变成带有曲率面的现象）。通过回弹补偿、改变弯曲时的应力状态等进行控制[3]。
0.194
0.0766
-0.0277
-0.0433
0.169
0.319
0.319
图135101426LB26检测
区域回弹超差0.7mm，通过焊装试装匹配效果良好。如图14所示。局部微皱与分析结果相同，经过调整落料片形状和翻边间隙进行处理，将起皱状态达到可控范围。
焊装、匹配结果良好
图145101426LB26实际产品
4.2
0.192
0.207
0.169
0.148
冲压件工艺难度
针对5101426LB26中纵梁加强板已完成工艺
0.5040.453
0.59
0.192
0.371-0.479
0.0496-1.13
生产准备并完成量产，现对该产品冲压工艺难点进行梳理。
a.整个压弯件长度较长，并有两段形状起伏变化，给压弯工艺带来困难。整个成形过程行程较大，不利于保证翻边质量，可能造成拉毛、划伤等问题。通过预弯工艺和合理调整冲压方向进行调整和解决，如图15所示。
W
图11CAE模拟回弹分析结
如图12所示，针对回弹，在工艺上给出3°角的回弹补偿。整体回弹控制在±0.5mm以内，控制效果良好。
3°
图12工艺设计中回弹补偿
H
调试建议，调试期间由于材料差异等原因回弹数值与分析会有差异，后期可通过翻边间隙以及翻边凸模R调整回弹。
图15
5101426LB26零件及截
b.大头一段局部翻边高度较长达到70mm左右，与腹面宽度比例W:H约7:5，其中腹面宽度仅为50mm，导致压弯模具顶出器强度较弱，在结构设计中做了顶出器强度增加的要求。顶出器采用45#钢淬火处理，使得整体硬度达到40~45HRC。
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4
4.1
5101426LB26实际效果总结
冲压件实际质量情况
根据最终模具完成调试和试装后，整个件状
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汽车工艺与材料AT&M
生WORKSHO产P现SO场LUTIONc.局部成形凸包处变形剧烈，减薄较为严重，不能实现一次成形，后经过钳工调整圆角与光洁度提升，实现了压弯过程中的一次墩包成形，如图16所示。
弯工艺控制回弹问题的范畴。并且在开发过程中充分利用Autoform等工具进行成形模拟分析，并通过实践对分析结果进行验证，达到了较好的结果。
但实际上高强钢的回弹分析和控制一直是属于行业难题。回弹现象是金属塑性变形的必然结果，是导致制件超差的主要问题之一。又同模具是否调试到位，冲压生产是否稳定密切相关。整个回弹机理和影响因素很多，从开始的工艺设计、材料性能、模具和设备状态、钳工的调整等都对回
图165101426LB26成形凸包两次成形弹产生影响。
参考文献：
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[2]吕进,徐磊.高强度钢板在汽车冲压生产中的应用[J].模具技术,2015,（2）：52-56.
[3]王益民,谢晖.计算机仿真在冲压回弹中的应用研究[J].计算机仿真,2004,（5）：159-161.
AT&Md.回弹控制问题。该件采用圆角墩包、翻边回弹角、采用有利于翻边的P250材料等方法控制回弹。但实际上圆角墩包并不比侧壁上设计凸凹筋更有效，鉴于此件特殊性，有两处形状起伏变化，开侧壁加强筋不利于冲压方向选择，容易造成成形负角，并容易造成翻边拉毛问题，翻边镶块不好处理。
5结束语
此件局部需控制点较为复杂，属于典型的压
（上接第34页）
降重效果23%，综合成本上升不超过10%。
轻质SMC材料可推广应用于商用车外装饰件，实现整车降重，达成轻量化的目标。
参考文献：
[1]黄晖,马翠英,王福生,等.车用纤维增强塑料(FRP)的
成型工艺及其应用[J].拖拉机与农业运输车,2006（3）：[2]P.K.迈利克等.汽车轻量化——材料、设计与制造[M].北京:机械工业出版,2012.
AT&M85.
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