沖壓同步工程在汽車產品設計開發中的運用分析

摘要：伴隨汽車制造行業的進一步發展，汽車生產技術逐漸提升，沖壓同步工程作為生產中必不可少的一個環節，在汽車設計中發揮重要的作用。基于此，本文從汽車開發角度出發，對沖壓同步工程的應用進行了簡要研究，并立足于Autoform以及Dynaform軟件，分析了應用過程中存在的問題以及解決方法。

關鍵詞：沖壓同步工程;開裂;起皺

引言：

汽車需求量的進一步增加，對汽車制造質量提出了更高要求，沖壓同步工程在此背景下被廣泛應用，在提升產品質量的同時，還可以降低生產成本。但是，該工程在實際生產過程中，容易出現開裂、變形等問題，致使產品出現缺陷。因此，對沖壓同步工程在汽車產品設計開發中的運用分析有著鮮明現實意義。

1沖壓同步工程工作內容

沖壓同步工程的工作內容主要可以分為三個階段，分別是概念階段、工程化設計階段以及樣車試驗階段。在概念階段，工程師會對競爭車的工藝以及規劃沖壓生產能力進行分析，還會應用模型法對汽車產品主斷面工藝進行分析。工程化設計階段工程師將會對產品的具體特征以及功能要求進行分析，并立足于生產成本以及生產效益等因素，規劃產品生產計劃，計算各個產品的材料利用率，分析各個產品沖壓的可行性，合理的制定設計以及生產方案。樣車試驗階段是為了進一步試驗各個產品的實際沖壓可行性，這個階段中，沖壓工程師將會對同步工程前期階段進行檢查，發現并解決沒有在預測方案之內的沖壓工藝問題。此階段包含對零件質量檢測，對產品的剛性分析以及產品裝配監管等內容，以此為沖壓同步工程的成功提供保證。

2沖壓同步工程中存在的問題和解決措施

2.1開裂

沖壓同步工程中往往會因為作用在產品上的應力過大，致使產品發生開裂。在Autoform軟件中，將會應用FLD來進行分析，FLD是一個完整的極限圖，在這個極限圖中會有一個主應變以及次應變的標準線，當測試之后的主應變以及次應變數值，處于該標準線的上方，則證明產品在沖壓同步工程中發生開裂，或者說是存在一定的開裂風險，因此需要對產品進行優化設計[1]。例如，對某一個汽車產品進行FLD分析，該產品有一處位置次應變數值為0，主應變數值為0.5，而標準線次應變數值為0時，主應變數值為0.3，證明產品這個位置發生開裂，經過檢測，發生開裂的原因為過渡圓角的設計角度太小，因此優化過程中將原有的8mm過度圓角，修改為12mm過度圓角，隨后將新產品進行FLD分析，所有位置的主應變以及次應變數值均處于標準下下方，說明產品優化成功。

2.2起皺

起皺缺陷主要作用形式為產品表面出現皺曲，產生原因是因為產品板材的厚度尺寸與水平尺寸存在差異，進而造成了產品厚度方向發生波動，當該波動達到一定程度時，板材的水平面應力也會受到影響，因此產品表面產生波紋。在Autoform軟件中，進行起皺仿真試驗，按照常規操作經驗，通常情況下會在產品凹、凸模之間的距離為0.4cm時進行起皺檢查，這是因為當凹、凸模全部貼合，起皺區域被拍平，會影響檢查的準確性。例如，在對某種汽車車門進行檢驗過程中，發現車門的某一位置存在起皺缺陷，為了解決起皺問題，需要對產品進行合理的優化，本次優化在產品設計過程中，增加了條形凸起特征，以吸收整形過程中產生的多余板材。應用此方法優化之后，原產品的起皺問題沒有發生。

2.3重力變形

重力變形是指汽車產品在自身作用下，發生形變。對于汽車產品而言，很多組件的結構并不復雜，所以剛性較差，在生產過程中容易發生變形。這也是對沖同步工程中一個較為常見的問題。以某品牌車輛頂蓋為例，該品牌汽車的頂蓋具有較大的曲率半徑，并且帶有天窗，當車蓋四角接觸工作臺之后，中間部分容易發生重力變形[2]。利用Dynaform軟件進行仿真分析，最終得出產品中間部位存在形變，且應變值最高可達0.800，產品為報廢產品，不能使用。為證明Dynaform軟件測試的準確性，設計簡易軟膜對產品進行模擬，模擬過程中因為產品的剛性較差，在自身重力的作用下同樣會發生形變，證明Dynaform軟件分析數據準確。針對該產品存在的問題對其進行優化，優化方法為在產品中增加加強筋，以此來提升產品剛度。優化之后應用Dynaform軟件對產品進行檢驗，其最大應力值為0.12，其余部分應力值大多為0，沒有發生重力形變，優化方法可行。

結論：

綜上所述，沖壓同步工程雖然在汽車產品生產過程中可以提升產品質量、降低生產成本，但是容易讓產品出現開裂以及變形等缺陷，嚴重影響了生產效率。本文以上內容立足于Autoform以及Dynaform軟件，分析了問題的產生原因，并針對相應問題提出優化方法，為汽車產品制造提供一定的參考。

參考文獻：

[1]高亮.汽車沖壓同步工程淺談[A].河南省汽車工程學會.第十三屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集[C].河南省汽車工程學會：河南省汽車工程學會，2016：2.

[2]王沖，李貴，張學文，賈雪.基于沖壓同步工程側圍外板成形分析及結構改進[J].模具工業，2016，42（03）：29-34.

作者簡介：梁日輝（1994），男，民族：漢，職稱和學歷：本科，研究方向或專業：車輛工程（汽車方向）。