汽车前舱内板成型力分析

柴克文

随着汽车排放要求升级及汽车轻量化技术的发展，汽车驾驶室采用的高強钢比例越来越高，高强钢成型所需的压力较普通钢材高很多，需要更大型的压力设备进行成型，现场调试中会出现压机无法满足需求压力而更换较大压机进行调试的情况，造成资源浪费。

影响成型压力的因素主要有材料、工艺、零件结构、模具等方面。

图1所示为某车型车身前舱内板零件结构图，其尺寸2278mm* 425mm*230mm，料厚2mm，属于较大型结构零件，材质为HC380-590TR，为相变诱导塑性钢，其优点为较同级别高强钢成型性好，适应于复杂形状零件成型。

经过对零件成型力进行分析，其成型压力2720T，远超机床公称压力，需优化降低零件成型力，通过分析讨论，从材料、工艺、结构等方面对零件成型力进行分析优化。

材料对零件成型力的影响

材料对成型力的影响主要为材质与料片尺寸，不同的材质由于抗拉强度不同，成型时所需的压力也不同，高强度的钢材所需的成型力越大。

根据零件形状做好工艺后对零件成型力进行软件模拟分析，分别选用HC380-590TR、B340LA、B250P1、B210P1材质对零件进行分析计算，其成型压力如表1所示，随着材料强度的提高成型力也相应提高，HC380-590的成型力达到2720KN，估算所需的机床大于3400KN，现场无法提供所需的压力机设备进行生产，B210P1材质所需压力也达到2155KN，现场压力机无法满足要求，且车体强度要求此零件最低等级材质B340LA，降低材质无法满足车身结构要求，需要从其他方面考虑降低成型压力。

工艺设计对零件成型力的影响

工艺设计影响成型力主要为零件工艺补充设计，工艺补充有利于简化零件形状，零件形状越复杂，成形材料流动与塑性变形越难控制，一般尽量减少多余的造型补充，外部补充尽量小，降低成型力，另外凸模、凹模圆角直接影响毛坯流动的变形阻力，R越大阻力越小越易成型。

本零件原始工艺补充为防止零件成型后回弹在零件内部a、b、c处增加三处凸包造型，考虑到此零件材质强度较高，料厚较厚，不易回弹，结合成型分析结果优化拉延工艺，将三处凸包工艺补充去除后用软件模拟分析其成型压力。

分析结果如表2所示，可以看出去除多余补充部分后成型力下降约550T～750KN，下降明显。HC380-590TR最大所需成型压力1957KN，现场最大机床可满足成型要求，成型力仍然很大，需在此基础上进一步优化降低。

零件造型对零件成型力的影响

产品形状也对成型力有重要影响，拉延深度、凸凹造型、内部造型R角等因素，一般拉延深度越深所需成型力越大，造型台阶要适当，太多成型所需的力越大，太少产品塑性变形不充分容易引起回弹，需要在压料处控制使材料塑性变形充分，会使变形力变大，内部造型R角越小成型力越大。

考虑到产品内部大平面造型凸台较多，且成型R角半径为10mm，影响成型力的大小，用软件模拟分析凸台R角不同大小时所需成型力大小。

结果如表3所示，R角半径到25mm后成型压力降低160KN左右，效果明显，可以达到实际需求。

模具本身对零件成型力的影响

经过以上分析优化，零件压力在理论上达到要求，下一步进行调试验证，调试验证主要考虑模具本身的影响。

模具研合不到位存在硬点干涉、R角清根不干净，容易造成成型过程中模具上下模局部干涉造成成型压力增大，拉延成型不到底，严重时会引起模具损坏，对于模具是否存在硬点干涉及R角清根不干净，采用模具不带料片将墩死块拆除，上下模空研刷蓝油确认是否存在硬点干涉。

同时很多较大型模具采用弹性存放，越大的模具由于模具结构较重采用的氮气弹簧型号越大，所需的压缩力也就越大，拉延成型过程中模具闭合时氮气弹簧会给上模相反的作用力，且随着拉延过程越来越大，选用较大的氮气弹簧会造成成型力变大。

其他调试优化因素

除了以上几个主要因素外，料片尺寸、拉延筋的设计也影响成型力大小，本零件调试过程中对料片宽度分别缩短10mm、15mm验证，成型力随料片尺寸变小而减小，产品拉延状态无明显变化，选取最小料片尺寸。

拉延筋控制材料流动速度影响成型，拉延筋的形状、大小，分布、高度、深度、圆弧半径、筋槽圆弧半径都对成型力有很大的影响，本零分析过程中相同材质的料片在有、无拉延筋状态下压力变化最大74吨，对成型力有一定影响。

实物验证结果

根据以上分析对产品内部部分R角放大到25mm，产品工艺补充进行优化后进行工艺设计及验证调试，经最终调试验证，采用HC380-590TR材料，实际生产成型压力达到1950T，压边力300T，成型力明显降低，达到设计要求。

结束语

零件成型力是成型性的一部分，影响成型性的因素较多且复杂，因不同的结构及工艺设计而不同，通过前舱内板成型力的分析及调试验证，可以看出材质、工艺、及零件造型对成型力有重要影响，调试过程中模具研合加工对成型力也有较大的影响，在设计验证中可以从以上方面进行优化，提升零件成型性。