基于AutoForm改善側圍后保部位成形工藝方案設計

文/黃祥坤，彭本棟，胡輝·奇瑞汽車股份有限公司

在CAE技術不斷發展的當下，CAE分析及成形面品虛擬評估成了覆蓋件設計、生產的強大工具，如何縮短模具制作和調試周期，降低制作成本，提升板件質量是沖壓模具行業一直在研究的一項課題。

隨著工業水平的提升和人們審美要求的不斷苛求，要求車身外觀質量必須精細化提升來滿足大眾消費者需求。側圍后保部位A面區域與后保匹配外觀質量主要體現在兩個方面，一方面是側圍A面區域的沖壓件質量，另一方面是后保與側圍匹配安裝的整齊度。汽車側圍外板拉延成形時，為了外觀棱形滑移線成形質量要求，拉延工序沖壓方向相對車身方向要旋轉一角度，后保部位在拉延工序存在負角，不能按產品形狀直接拉延到位，需要先改變形狀拉延成形，即過拉延，然后通過后工序整形至產品形狀。拉延工序和整形工序是影響側圍外觀質量和匹配整齊度的關鍵工序，前期車型在現場生產檢測時發現，拉延工序板件的面品質量沒有問題，但經過整形工序后，側圍板件的外觀面出現了癟塘，影響車身外觀品質，后保安裝匹配面因材料流動，成形R角二次硬化導致后保安裝面不平整影響后保安裝整齊度。

為了解決上述現場生產問題，本文通過工藝方案分析，利用AutoForm軟件進行CAE分析及面品虛擬評估，現場效果驗證對比，介紹有效改善側圍后部成形的工藝方案設計。

產品信息及分析條件

圖1是某車型側圍后保部位零件尺寸及匹配要求，外觀面與后保匹配后的平度要求為(0.7±0.7）mm，非外觀面部位有4個凸包，凸包部位是后保安裝匹配面，凸包面上的孔為后保安裝孔，邊界周圈為焊接匹配面，后保部位還有一處車身定位孔，該孔為翻孔。該零件材質為DC56D+Z，料厚0.7mm。

圖1 某轎車側圍后保部位尺寸及匹配要求

工藝方案分析

前期車型現場問題剖析

圖2為前期某車型側圍后保部位工藝造型，SEC A為后保部位工藝造型斷面，對過拉延部位斷面分析，過拉延部位產品弧長L=58.41mm，過拉延工藝造型弧長L1=48.14mm，過拉延的弧長差比例為(L-L1）/L1=21.3%。

圖2 前期某側圍后保部位工藝造型

圖3為前期某車型側圍后保部位整形后板件現場效果，從4處凸包后保安裝面可以看出，在整形過程中，過拉延的弧長差比例為21.3%，不能完全通過材料延展實現成形，過拉延在整形過程中，從整形附近拉延成形到位有材料流動，A面部位因材料流動出現癟塘缺陷，后保安裝凸包臺階因走料R角二次成形，硬化痕跡保留在后保安裝匹配上，導致后保安裝匹配面不平整，直接影響后保安裝后的整齊狀態。A面癟塘及后保安裝匹配不整齊，都會留存到整車外觀缺陷，從圖4整車匹配后的狀態可以看出，這種狀態已不滿足當下市場對車身精細化的要求。

圖3 前期某側圍后保部位整形后板件現場效果

圖4 前期某側圍后保部位整車匹配效果

工藝方案設計

該側圍生產線和備用線都為5工序機床，工藝方案按5工序排布，OP10拉延，OP20修邊，OP30修邊，OP40整形+沖孔，OP50翻孔+沖孔，OP20～OP50工序內容圖紙具體如圖5所示。

圖5 側圍后保部位工藝方案排布

后保部位改善工藝方案分析

⑴工藝造型改善分析。圖6為某車型側圍后保部位改善后工藝造型，SEC B為后保部位工藝造型斷面，對過拉延部位斷面分析，過拉延部位產品弧長L=111.16mm，過拉延工藝造型弧長L1=110.52mm，過拉延的弧長差比例為(L-L1）/L1=0.58%，過拉延工藝造型的弧長與產品的弧長相差無幾，這樣從理論上保證在整形工序不需要從整形區域外進料，拉延工序成形到位的部位不會發生材料的流動。

圖6 某側圍后保部位改善工藝方案

⑵AutoForm軟件CAE模擬驗證。

1）整形工序AutoForm分析條件說明。如圖7所示，側圍后保部位過拉延的部位設計成整形刀塊，整形刀塊兩側設置壓料板，沿型整形部位壓料板設置30mm符型強壓，壓料板壓力設置78t，整形刀塊和壓料板的型面為最終產品形狀，壓料板的行程為80mm，整形刀塊的行程為40mm。

圖7 AutoForm工具體設置

2）側圍后保區域A面面品分析評估。如圖8、圖9所示，采用AutoForm軟件油石評價功能，虛擬評估側圍后保部位A面的成形質量，設定A面變形量不超過±0.03mm的標準評估，油石的打磨方向按水平和平行后保輪廓兩個方向評估，采用改善后工藝方案，整形工序A面區域與拉延工序A面區域的面品質量滿足設定標準范圍，在整形過程中，A面的面品質量沒有明顯的變化，從理論上規避了后保區域A面在整形工序變形的風險。

圖8 拉延工序油石面品檢查

圖9 整形工序油石面品檢查

3）側圍后保區域整形起皺分析評估。如圖10所示，通過AutoForm軟件起皺分析評價，工藝造型增加了過拉延弧長，在整形過程和整形到底時，后部區域非外觀面、非匹配面區域有輕微起皺，后保安裝匹配面、焊接匹配面無起皺，經評估，輕微起皺不影響制件的外觀品質，也不影響制件的安裝及匹配，對車身功能無影響，該狀態是可以接受的，滿足設計要求。

圖10 整形工序起皺檢查

現場效果驗證

圖11為改善工藝方案現場板件狀態，后保區域A面無明顯癟塘缺陷，非外觀區域存在輕微起皺，起皺區域不在安裝匹配面，不影響板件的整車匹配及功能，板件的狀態與CAE分析模擬狀態一致。圖12是整車匹配效果圖，后保與側圍裝配整齊度符合要求，滿足整車匹配DTS公差要求，達到了設計預期。

圖11 現場板件狀態

圖12 整車匹配效果圖

結束語

側圍是車身覆蓋件中最復雜的件，在當前車身短周期的開發過程中，如何縮短模具的制作和調試周期，降低制作成本，提升板件質量是沖壓模具行業一直在研究的一項課題。本文通過AutoForm對側圍后保部位成形分析，采用油石功能對A面區域面品質虛擬評估，對非外觀面、非安裝匹配面區域的起皺檢查評估，在設計階段對方案進行優化，對板件的成形風險進行規避，避免模具制作階段大量的設計變更，縮短了模具開發周期，降低了模具開發成本，體現了CAE模擬對現場調試指導作用的重要性。