基于CAE的汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足分析

段賢勇（安徽機電職業技術學院，安徽蕪湖241000）

基于CAE的汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足分析

段賢勇
（安徽機電職業技術學院，安徽蕪湖241000）

運用CAE軟件Autoform對汽車發動機蓋外板沖壓成形工藝模擬，分析其產生剛性不足的原因，并提出了解決方案，對其他汽車覆蓋件類似問題具有參考意義。

Autoform；汽車覆蓋件；剛性不足

0　引言

當前，對于汽車覆蓋件的研發和制造，要求周期短，沖壓成形質量高，給模具設計與制造帶來很大的難度。而覆蓋件多由復雜的空間自由曲面組成，其成形時坯料上各部分的變形狀態比較復雜，各處應力也很不均勻，常出現很多質量缺陷，剛性不足就是其中之一[1]。剛性不足會造成汽車在行駛中產生共振現象，噪音增大，還會使覆蓋件過早損壞[2]。本文以某汽車制造公司的發動機蓋外板為分析對象，運用Autoform軟件對其成形工藝模擬，結合實際生產經驗，對沖壓成形中剛性不足問題進行分析，并提出控制措施。

1　剛性不足產生原因

汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足問題,除了受材料本身的力學性能影響以外，在基本結構尺寸不變的情況下，沖壓成形過程中的塑性變形是否充分直接影響了剛性好壞。汽車發動機蓋外板，由于產品結構的限制，通過CAE軟件進行變薄率和主應變分析，若變薄率越小，主應變就越小，表明拉深越不充分，甚至會起皺，容易造成剛性不足。本例中用Autoform軟件模擬后，如圖1～圖2所示，變薄率基本3%左右，主應變在2%，雖然滿足CAE判定標準，但實際還是出現剛性不足的情況。通過材料流向分析，如圖3所示，箭頭指向為材料流動方向，劃圈處的材料從外側向內流動，內部板料必然得不到充分的拉深。

2　控制措施

解決汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足，可從在沖壓工藝上采用限流措施，即在不需要材料流動的地方加大阻力，限制其流動，避免多余的材料產生波浪而發生起皺，增加徑向拉應力，促使板料局部變薄而拉脹成形，增加零件的剛性。

2.1設置壓邊圈

覆蓋件的法蘭處，切向壓應力過大而產生起皺，通常在模具上設置壓邊圈非常有效，但壓邊力過小，易導致材料堆積而起皺；壓邊力過大，增大徑向拉應力，會造成頸壁部位拉裂。

2.2設置拉延筋

覆蓋件沖壓成形過程中，各部分進料速度不一致，通過合理布置拉延筋（又稱鎖死筋）來控制各部分的塑形流動方向和流動速度[3]，能有效避免起皺或拉裂，拉延筋的位置不能影響產品外觀質量。如圖4所示，在發動機蓋外板的外側設置鎖死筋，成形主要由內側材料拉深完成，筋的外側基本上沒有進料，變形充分。

3　結束語

發動機蓋外板沖壓成形中設置了拉延筋，經Autoform軟件分析，其變薄率和主應變得到很大的提升，變薄率達到6%以上，主應變3%以上，基本上提高了近一倍，如圖5所示。經實踐驗證，與Auto?form軟件分析相符，有效地提升了板件的剛性，如圖6所示，此方法推廣到其他型號的發動機蓋外板沖壓成形也取得良好效果。因此，采用限流方法是解決汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足的有效措施之一。

[1]蔣浩民，陳新平，李川海，等.大型車車身覆蓋件沖壓成形特征分析及選材研究[J].金屬成形工藝，2003，21（3）：50-55.

[2]李福祿，田福祥.汽車覆蓋件質量缺陷的檢測及控制[J].電加工與模具，2006，（s1）：46-49.

[3]徐迎強，薛克敏，曹婷婷，等.汽車門檻內板零件沖壓數值模擬及參數優化[J].精密成形工程，2010，2（3）：36-40.

(責任編輯：郝安林）

The Analysis of the Insufficient Rigidity for Automobile Panel Forming Based on CAE

DUAN Xian-yong
(Anhui Vocational College of Machinery and Electricity Technology,Wuhu 241000,China)

The stamping forming of the automobile engine cover plate was simulated with the CAE software Auto?form,the question of the insufficient rigidity was analyzed and its solution were presented,the proposed method has reference value for other similar question of automotive panels.

autoform;automobile panel;insufficient rigidity

TG386

A

1673-2928（2015）02-0011-03

2014-11-26

段賢勇（1973-），男，安徽舒城人，安徽機電職業技術學院副教授，碩士，主要從事模具設計與制造及CAD/CAE/ CAM教學與科研工作。