基于CAE的汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足分析

段賢勇（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖241000）

基于CAE的汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足分析

段賢勇
（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽蕪湖241000）

運(yùn)用CAE軟件Autoform對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板沖壓成形工藝模擬，分析其產(chǎn)生剛性不足的原因，并提出了解決方案，對其他汽車覆蓋件類似問題具有參考意義。

Autoform；汽車覆蓋件；剛性不足

0　引言

當(dāng)前，對于汽車覆蓋件的研發(fā)和制造，要求周期短，沖壓成形質(zhì)量高，給模具設(shè)計(jì)與制造帶來很大的難度。而覆蓋件多由復(fù)雜的空間自由曲面組成，其成形時(shí)坯料上各部分的變形狀態(tài)比較復(fù)雜，各處應(yīng)力也很不均勻，常出現(xiàn)很多質(zhì)量缺陷，剛性不足就是其中之一[1]。剛性不足會造成汽車在行駛中產(chǎn)生共振現(xiàn)象，噪音增大，還會使覆蓋件過早損壞[2]。本文以某汽車制造公司的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板為分析對象，運(yùn)用Autoform軟件對其成形工藝模擬，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對沖壓成形中剛性不足問題進(jìn)行分析，并提出控制措施。

1　剛性不足產(chǎn)生原因

汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足問題,除了受材料本身的力學(xué)性能影響以外，在基本結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下，沖壓成形過程中的塑性變形是否充分直接影響了剛性好壞。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制，通過CAE軟件進(jìn)行變薄率和主應(yīng)變分析，若變薄率越小，主應(yīng)變就越小，表明拉深越不充分，甚至?xí)鸢?，容易造成剛性不足。本例中用Autoform軟件模擬后，如圖1～圖2所示，變薄率基本3%左右，主應(yīng)變在2%，雖然滿足CAE判定標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際還是出現(xiàn)剛性不足的情況。通過材料流向分析，如圖3所示，箭頭指向?yàn)椴牧狭鲃?dòng)方向，劃圈處的材料從外側(cè)向內(nèi)流動(dòng)，內(nèi)部板料必然得不到充分的拉深。

2　控制措施

解決汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足，可從在沖壓工藝上采用限流措施，即在不需要材料流動(dòng)的地方加大阻力，限制其流動(dòng)，避免多余的材料產(chǎn)生波浪而發(fā)生起皺，增加徑向拉應(yīng)力，促使板料局部變薄而拉脹成形，增加零件的剛性。

2.1設(shè)置壓邊圈

覆蓋件的法蘭處，切向壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生起皺，通常在模具上設(shè)置壓邊圈非常有效，但壓邊力過小，易導(dǎo)致材料堆積而起皺；壓邊力過大，增大徑向拉應(yīng)力，會造成頸壁部位拉裂。

2.2設(shè)置拉延筋

覆蓋件沖壓成形過程中，各部分進(jìn)料速度不一致，通過合理布置拉延筋（又稱鎖死筋）來控制各部分的塑形流動(dòng)方向和流動(dòng)速度[3]，能有效避免起皺或拉裂，拉延筋的位置不能影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。如圖4所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板的外側(cè)設(shè)置鎖死筋，成形主要由內(nèi)側(cè)材料拉深完成，筋的外側(cè)基本上沒有進(jìn)料，變形充分。

3　結(jié)束語

發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板沖壓成形中設(shè)置了拉延筋，經(jīng)Autoform軟件分析，其變薄率和主應(yīng)變得到很大的提升，變薄率達(dá)到6%以上，主應(yīng)變3%以上，基本上提高了近一倍，如圖5所示。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，與Auto?form軟件分析相符，有效地提升了板件的剛性，如圖6所示，此方法推廣到其他型號的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板沖壓成形也取得良好效果。因此，采用限流方法是解決汽車覆蓋件沖壓成形中剛性不足的有效措施之一。

[1]蔣浩民，陳新平，李川海，等.大型車車身覆蓋件沖壓成形特征分析及選材研究[J].金屬成形工藝，2003，21（3）：50-55.

[2]李福祿，田福祥.汽車覆蓋件質(zhì)量缺陷的檢測及控制[J].電加工與模具，2006，（s1）：46-49.

[3]徐迎強(qiáng)，薛克敏，曹婷婷，等.汽車門檻內(nèi)板零件沖壓數(shù)值模擬及參數(shù)優(yōu)化[J].精密成形工程，2010，2（3）：36-40.

(責(zé)任編輯：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

段賢勇（1973-），男，安徽舒城人，安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，主要從事模具設(shè)計(jì)與制造及CAD/CAE/ CAM教學(xué)與科研工作。