关于纵梁腹面翘曲问题的研究

魏 东， 王平科， 赵彦博， 高彦伟

（宁德时代新能源科技股份有限公司， 福建 宁德 352000）

0 引 言

车身纵梁是车架的重要组成部件，其精度对车身总成具有重要意义。近年来，为了降低汽车本体质量，对制件强度提出了新的要求，车架各部件均趋向于使用高强钢制造，这导致纵梁等制件回弹加大，尤其是腹面侧壁的翘曲回弹，成为影响制件达到总成精度要求的阻碍。

现研究了纵梁腹面翘曲数值模拟方法，并通过理论CAE分析与现场验证，制定了纵梁成形的工艺方案，对纵梁翘曲和扭曲进行补偿，提高了纵梁成形的精度。曲为成形工艺所导致，现场调试无法彻底解决，必须依靠数控加工的方式进行回弹补偿。

1 纵梁腹面翘曲问题描述

图1所示为某车型的纵梁内板在调试过程中腹面位置产生的翘曲缺陷，这会影响制件的焊接，导致焊点不牢，存在开焊风险，影响车身焊接质量。

图1 翘曲截面

图2所示为CAE分析在回弹时制件与凹模工具体对比状态，Autoform分析结果同样有翘曲状态。经过对CAE分析结果和现场调试状态对比，制件翘

图2 CAE分析截面

2 纵梁腹面翘曲问题原因分析

纵梁制件造型为“几”字型结构，腹面拔模角为5°，单纯采用试验研究和理论解析方法难以解决现场翘曲等问题，以下从制件的造型成形特点、现场冲压工艺设计以及成形原理等方面分析该区域产生翘曲的原因。

2.1 双动拉深工艺方案介绍

双动拉深工艺采用带压边圈成形，上模随压力机滑块下行，随后与板料接触，上模压料面与压边圈压住板料，压边圈上有10 mm深的拉深坎提供进料阻力，如图3所示，制件成形过程中板料一直受到拉深坎约束，直至成形结束。

图3 双动拉深工艺方案

2.2 制件翘曲回弹原因剖析

工艺设计阶段为保证制件充分拉深，设置了拉深槛（深度为10 mm，R角为R8 mm），板料经过拉深槛圆角与凹模口圆角向里流动，经过圆角1处硬化转移至法兰，经过圆角2处硬化转移至侧壁，如图4所示。

图4 双动拉深工艺设计

为保证侧壁成形减薄满足要求，双动拉深为局部拉深，凹模圆角放大至R8 mm；为保证整形到位，制件凹圆角为R3 mm，局部拉深槛圆角放大至R15 mm，如图5所示。

图5 整形示意图

3 纵梁腹面翘曲问题解决对策

通过原因分析确认，翘曲产生的主要原因是材料成形过程中流入R角，其解决措施：①消除拉深槛R角；②调整凹模口圆角大小；③提升翘曲位置研合精度，对翘曲位置强压；④增大压边圈压力，减少进料量。针对纵梁腹面翘曲问题开展了研究和探讨，最终确定选择以下2种解决措施。

（1）将拉深槛取消，避免材料经过拉深槛弯曲硬化，如图6所示。

图6 拉深槛取消

（2）更改凹模口R角大小，如图7所示，将原凹模口由R8 mm调整为R3 mm，提升横向拉应力，减少成形流入量，达到去除拉深槛后的阻料目的。

图7 更改凹模口R角

由于前期CAE分析结果与现场调试制件趋势一致，按照新制定的工艺方案进行Autoform反算，确认回弹状态。图8所示为更改后CAE分析状态，制件翘曲问题消除，需实际整改验证分析结果的准确性。

图8 更改后CAE分析效果

4 现场调试

根据制定的翘曲解决方案，重新修改了拉深模的拉深槛形状，同时减小了凹模口R角，模具修改完成后对其进行验证发现，翘曲问题改善效果明显，制件在拉深模上贴合状态良好，用平直尺对比腹面平整度，仅显示0.2 mm的缝隙，整改效果达到预期要求，焊接边的平面度满足焊装和总装的要求。图9所示为工艺优化后的制件实物，翘曲回弹得到解决，侧壁翘曲量由1.5 mm减小到0.2 mm

图9 优化后的制件

5 结束语

经过对纵梁翘曲问题跟踪确认，模具前期分析存在失效，需要从前期分析、问题横展、造型设计等方面提升，针对翘曲问题从以下思路进行解决。

（1）梁类件拉深设计要统筹考虑分模线与压料面形状，拉深槛的设置方向需考虑R角的硬化残留。

（2）拉深采用小的凹模口R角，抑制侧壁翘曲。

（3）因制件造型限制无法实现而导致的缺陷，需要在SE阶段从工艺能实现的角度进行优化改善，避免后期问题的发生。