汽車梁類件側面反弧及整體扭曲的改善方案

0 引 言

梁類件是汽車車身的關鍵零件，也是承受載荷最多的部件，在汽車底盤系統中發揮重要作用，其外觀、尺寸精度要求高，并且影響整車的強度及駕駛性能。為保證汽車安全性和駕駛性能，對梁類件強度要求較高，通常采用屈服強度為490～980 MPa的高強鋼材料成形，導致梁類件回彈及扭曲嚴重，如采取熱成形工藝將增加制件的開發成本，因此針對梁類件成形工藝及抑制回彈方法進行研究。

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1 控制梁類件側壁回彈的傳統工藝方案

為了減少梁類件成形產生的回彈量，傳統工藝采用整體拉深成形，在制作工藝補充面時拉深深度保持一致（即壓料面與梁類件頂面盡量一致），現介紹3種傳統工藝方案：方案一盡量以梁類件的法蘭面為壓料面（兩側壓料面盡量平緩），如圖1所示；方案二法蘭處下臺階做壓料面，如圖2所示；方案三在方案一基礎上，兩側壓料面各增加一條凸筋，并將分模線外移，如圖3所示。

梁類件側壁較長，如采用以上3種傳統成形工藝，靠近壓料面處側壁回彈大。由于大部分梁類件截面寬度不一致，導致成形過程中材料流動量不一致，成形后制件產生扭曲。材料流動量大的位置因為凹模

角和板料長時間接觸，產生材料硬化，導致回彈量更大，影響成形制件的外觀及尺寸精度。針對以上3種方案，在AutoForm R6中進行了分析對比，結果如圖4～圖6所示，3種方案對制件的改善效果逐步遞增，但是均不是很明顯。

2 梁類件優化成形方案介紹及應用

2.1 傳統成形方案的問題分析及解決方法

造成傳統梁類件成形側壁回彈、反弧及整體制件扭曲的原因如下。

（2）側壁反弧：在成形過程中，經過上模凸

角的材料發生了成形硬化，并且隨著拉深深度的加深，硬化程度不斷加大，最終產生回彈不斷加大、形狀成弧度的現象，如圖7所示。影響反弧的原因：①拔模角越小，反弧越大；②拉深深度越深，反弧越大；③凹模

角越小，反弧越大；④壓料力越大，凹

角硬化越集中，反弧越大；⑤材料越厚，反弧越大；⑥材料抗拉強度越大，反弧越大。

（1）側壁回彈：①側壁深度深，部分材料變形后殘余應力較大，產生回彈；②因制件造型限制，采取拉深成形工藝時依靠外側進料，通過

角的材料已經開始硬化，隨著拉深深度加深，硬化越嚴重，材料內部應力不均勻導致回彈。

（3）整體扭曲：①由于制件截面深度不一致，成形后側壁回彈量不一致引起整體扭曲；②成形輪廓不是一條直線，成形過程中材料流動量不均勻而產生扭曲。

反弧形成過程如圖8所示，在拉深過程中，

段坯料在模具作用下拉深成

，

+

=

，

段材料有一部分來自

變薄加長，有一部分來自壓料區的進料，進料部分稱為沖擊線區域，這是產生反弧的關鍵區域。

2.2 新方案工藝分析

綜上所述，針對回彈、反弧及扭曲的控制方案如下：①針對制件回彈，根據側壁回彈量乘以回彈系數，按照實際回彈量乘以1.5倍系數進行補償；②針對制件反弧及整體扭曲，在壓料面加浮動凸筋，上模行程到底后待側壁回彈量接近一致時，再根據回彈量對側壁回彈進行補償。

利用AutoForm R6軟件對優化方案進行CAE分析驗證，結果如圖10所示，優化方案改善了制件的回彈、反弧及扭曲情況，且回彈量變化較均勻。

2.3 優化方案CAE分析及現場驗證結果

針對回彈、反弧等產生的原理，制定新的工藝方案，如圖9所示，在壓料面增加2條凸筋，凸筋成形前壓邊圈保持托料狀態并與凹模壓緊，凹模向下運動，凸模運動至凸筋位置時，凸筋開始接觸板料直至成形結束，壓力機滑塊開啟，凹模打開，整個工作過程結束。

外界環境的穩定情況直接影響著測量精度和數據的可靠性。因此，在實際測量過程中，應盡可能控制好外界條件，避免外界干擾，建議采取的措施有：(1)避開衛星周期性的誤差影響，選取信號強的時間段進行測量；(2)選取適宜的天氣進行測量，降低氣候變化、溫差變化、大風大雨等天氣對測量的影響；(3)使用穩定性強的電源進行設備供電，同時配備備用電源，謹防電源電壓不穩對測量精度產生不必要的影響。

為了驗證加凸筋的效果，在1副模具左右兩側采用不同工藝，現場生產制件，如圖11所示。制件左邊沒有凸筋成形，側面反弧與回彈嚴重；右邊設有凸筋成形，側面回彈與反弧面小，說明凸筋對制件反弧及扭曲回彈改善有效。

2011年，我踏上了至今仍令很多人生畏的一片土地—— 伊拉克。我將面臨什么？去之前沒想太多。對于一名共產黨員來說，服從組織安排、迎接艱苦任務，到業務、安全、環境乃至一切都處于未知的地方去闖出中國人的能源市場，是讓我癡迷的挑戰。

3 結束語

使用傳統工藝方案成形汽車梁類件，經CAE驗證側壁都有不同程度的反弧及整體扭曲。采用優化工藝方案，根據理論分析并實際生產驗證，減少了制件回彈量、反弧及扭曲，成形制件的拉傷也有所有改善，同時縮短現場模具調試周期，提高了生產效率。

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