基于CAE的汽车覆盖件冲压成形中刚性不足分析

段贤勇（安徽机电职业技术学院，安徽芜湖241000）

基于CAE的汽车覆盖件冲压成形中刚性不足分析

段贤勇
（安徽机电职业技术学院，安徽芜湖241000）

运用CAE软件Autoform对汽车发动机盖外板冲压成形工艺模拟，分析其产生刚性不足的原因，并提出了解决方案，对其他汽车覆盖件类似问题具有参考意义。

Autoform；汽车覆盖件；刚性不足

0　引言

当前，对于汽车覆盖件的研发和制造，要求周期短，冲压成形质量高，给模具设计与制造带来很大的难度。而覆盖件多由复杂的空间自由曲面组成，其成形时坯料上各部分的变形状态比较复杂，各处应力也很不均匀，常出现很多质量缺陷，刚性不足就是其中之一[1]。刚性不足会造成汽车在行驶中产生共振现象，噪音增大，还会使覆盖件过早损坏[2]。本文以某汽车制造公司的发动机盖外板为分析对象，运用Autoform软件对其成形工艺模拟，结合实际生产经验，对冲压成形中刚性不足问题进行分析，并提出控制措施。

1　刚性不足产生原因

汽车覆盖件冲压成形中刚性不足问题,除了受材料本身的力学性能影响以外，在基本结构尺寸不变的情况下，冲压成形过程中的塑性变形是否充分直接影响了刚性好坏。汽车发动机盖外板，由于产品结构的限制，通过CAE软件进行变薄率和主应变分析，若变薄率越小，主应变就越小，表明拉深越不充分，甚至会起皱，容易造成刚性不足。本例中用Autoform软件模拟后，如图1～图2所示，变薄率基本3%左右，主应变在2%，虽然满足CAE判定标准，但实际还是出现刚性不足的情况。通过材料流向分析，如图3所示，箭头指向为材料流动方向，划圈处的材料从外侧向内流动，内部板料必然得不到充分的拉深。

2　控制措施

解决汽车覆盖件冲压成形中刚性不足，可从在冲压工艺上采用限流措施，即在不需要材料流动的地方加大阻力，限制其流动，避免多余的材料产生波浪而发生起皱，增加径向拉应力，促使板料局部变薄而拉胀成形，增加零件的刚性。

2.1设置压边圈

覆盖件的法兰处，切向压应力过大而产生起皱，通常在模具上设置压边圈非常有效，但压边力过小，易导致材料堆积而起皱；压边力过大，增大径向拉应力，会造成颈壁部位拉裂。

2.2设置拉延筋

覆盖件冲压成形过程中，各部分进料速度不一致，通过合理布置拉延筋（又称锁死筋）来控制各部分的塑形流动方向和流动速度[3]，能有效避免起皱或拉裂，拉延筋的位置不能影响产品外观质量。如图4所示，在发动机盖外板的外侧设置锁死筋，成形主要由内侧材料拉深完成，筋的外侧基本上没有进料，变形充分。

3　结束语

发动机盖外板冲压成形中设置了拉延筋，经Autoform软件分析，其变薄率和主应变得到很大的提升，变薄率达到6%以上，主应变3%以上，基本上提高了近一倍，如图5所示。经实践验证，与Auto⁃form软件分析相符，有效地提升了板件的刚性，如图6所示，此方法推广到其他型号的发动机盖外板冲压成形也取得良好效果。因此，采用限流方法是解决汽车覆盖件冲压成形中刚性不足的有效措施之一。

[1]蒋浩民，陈新平，李川海，等.大型车车身覆盖件冲压成形特征分析及选材研究[J].金属成形工艺，2003，21（3）：50-55.

[2]李福禄，田福祥.汽车覆盖件质量缺陷的检测及控制[J].电加工与模具，2006，（s1）：46-49.

[3]徐迎强，薛克敏，曹婷婷，等.汽车门槛内板零件冲压数值模拟及参数优化[J].精密成形工程，2010，2（3）：36-40.

(责任编辑：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

段贤勇（1973-），男，安徽舒城人，安徽机电职业技术学院副教授，硕士，主要从事模具设计与制造及CAD/CAE/ CAM教学与科研工作。