基于AutoForm改善側(cè)圍后保部位成形工藝方案設(shè)計(jì)

文/黃祥坤，彭本棟，胡輝·奇瑞汽車股份有限公司

在CAE技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，CAE分析及成形面品虛擬評(píng)估成了覆蓋件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的強(qiáng)大工具，如何縮短模具制作和調(diào)試周期，降低制作成本，提升板件質(zhì)量是沖壓模具行業(yè)一直在研究的一項(xiàng)課題。

隨著工業(yè)水平的提升和人們審美要求的不斷苛求，要求車身外觀質(zhì)量必須精細(xì)化提升來滿足大眾消費(fèi)者需求。側(cè)圍后保部位A面區(qū)域與后保匹配外觀質(zhì)量主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是側(cè)圍A面區(qū)域的沖壓件質(zhì)量，另一方面是后保與側(cè)圍匹配安裝的整齊度。汽車側(cè)圍外板拉延成形時(shí)，為了外觀棱形滑移線成形質(zhì)量要求，拉延工序沖壓方向相對(duì)車身方向要旋轉(zhuǎn)一角度，后保部位在拉延工序存在負(fù)角，不能按產(chǎn)品形狀直接拉延到位，需要先改變形狀拉延成形，即過拉延，然后通過后工序整形至產(chǎn)品形狀。拉延工序和整形工序是影響側(cè)圍外觀質(zhì)量和匹配整齊度的關(guān)鍵工序，前期車型在現(xiàn)場生產(chǎn)檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)，拉延工序板件的面品質(zhì)量沒有問題，但經(jīng)過整形工序后，側(cè)圍板件的外觀面出現(xiàn)了癟塘，影響車身外觀品質(zhì)，后保安裝匹配面因材料流動(dòng)，成形R角二次硬化導(dǎo)致后保安裝面不平整影響后保安裝整齊度。

為了解決上述現(xiàn)場生產(chǎn)問題，本文通過工藝方案分析，利用AutoForm軟件進(jìn)行CAE分析及面品虛擬評(píng)估，現(xiàn)場效果驗(yàn)證對(duì)比，介紹有效改善側(cè)圍后部成形的工藝方案設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品信息及分析條件

圖1是某車型側(cè)圍后保部位零件尺寸及匹配要求，外觀面與后保匹配后的平度要求為(0.7±0.7）mm，非外觀面部位有4個(gè)凸包，凸包部位是后保安裝匹配面，凸包面上的孔為后保安裝孔，邊界周圈為焊接匹配面，后保部位還有一處車身定位孔，該孔為翻孔。該零件材質(zhì)為DC56D+Z，料厚0.7mm。

圖1 某轎車側(cè)圍后保部位尺寸及匹配要求

工藝方案分析

前期車型現(xiàn)場問題剖析

圖2為前期某車型側(cè)圍后保部位工藝造型，SEC A為后保部位工藝造型斷面，對(duì)過拉延部位斷面分析，過拉延部位產(chǎn)品弧長L=58.41mm，過拉延工藝造型弧長L1=48.14mm，過拉延的弧長差比例為(L-L1）/L1=21.3%。

圖2 前期某側(cè)圍后保部位工藝造型

圖3為前期某車型側(cè)圍后保部位整形后板件現(xiàn)場效果，從4處凸包后保安裝面可以看出，在整形過程中，過拉延的弧長差比例為21.3%，不能完全通過材料延展實(shí)現(xiàn)成形，過拉延在整形過程中，從整形附近拉延成形到位有材料流動(dòng)，A面部位因材料流動(dòng)出現(xiàn)癟塘缺陷，后保安裝凸包臺(tái)階因走料R角二次成形，硬化痕跡保留在后保安裝匹配上，導(dǎo)致后保安裝匹配面不平整，直接影響后保安裝后的整齊狀態(tài)。A面癟塘及后保安裝匹配不整齊，都會(huì)留存到整車外觀缺陷，從圖4整車匹配后的狀態(tài)可以看出，這種狀態(tài)已不滿足當(dāng)下市場對(duì)車身精細(xì)化的要求。

圖3 前期某側(cè)圍后保部位整形后板件現(xiàn)場效果

圖4 前期某側(cè)圍后保部位整車匹配效果

工藝方案設(shè)計(jì)

該側(cè)圍生產(chǎn)線和備用線都為5工序機(jī)床，工藝方案按5工序排布，OP10拉延，OP20修邊，OP30修邊，OP40整形+沖孔，OP50翻孔+沖孔，OP20～OP50工序內(nèi)容圖紙具體如圖5所示。

圖5 側(cè)圍后保部位工藝方案排布

后保部位改善工藝方案分析

⑴工藝造型改善分析。圖6為某車型側(cè)圍后保部位改善后工藝造型，SEC B為后保部位工藝造型斷面，對(duì)過拉延部位斷面分析，過拉延部位產(chǎn)品弧長L=111.16mm，過拉延工藝造型弧長L1=110.52mm，過拉延的弧長差比例為(L-L1）/L1=0.58%，過拉延工藝造型的弧長與產(chǎn)品的弧長相差無幾，這樣從理論上保證在整形工序不需要從整形區(qū)域外進(jìn)料，拉延工序成形到位的部位不會(huì)發(fā)生材料的流動(dòng)。

圖6 某側(cè)圍后保部位改善工藝方案

⑵AutoForm軟件CAE模擬驗(yàn)證。

1）整形工序AutoForm分析條件說明。如圖7所示，側(cè)圍后保部位過拉延的部位設(shè)計(jì)成整形刀塊，整形刀塊兩側(cè)設(shè)置壓料板，沿型整形部位壓料板設(shè)置30mm符型強(qiáng)壓，壓料板壓力設(shè)置78t，整形刀塊和壓料板的型面為最終產(chǎn)品形狀，壓料板的行程為80mm，整形刀塊的行程為40mm。

圖7 AutoForm工具體設(shè)置

2）側(cè)圍后保區(qū)域A面面品分析評(píng)估。如圖8、圖9所示，采用AutoForm軟件油石評(píng)價(jià)功能，虛擬評(píng)估側(cè)圍后保部位A面的成形質(zhì)量，設(shè)定A面變形量不超過±0.03mm的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估，油石的打磨方向按水平和平行后保輪廓兩個(gè)方向評(píng)估，采用改善后工藝方案，整形工序A面區(qū)域與拉延工序A面區(qū)域的面品質(zhì)量滿足設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)范圍，在整形過程中，A面的面品質(zhì)量沒有明顯的變化，從理論上規(guī)避了后保區(qū)域A面在整形工序變形的風(fēng)險(xiǎn)。

圖8 拉延工序油石面品檢查

圖9 整形工序油石面品檢查

3）側(cè)圍后保區(qū)域整形起皺分析評(píng)估。如圖10所示，通過AutoForm軟件起皺分析評(píng)價(jià)，工藝造型增加了過拉延弧長，在整形過程和整形到底時(shí)，后部區(qū)域非外觀面、非匹配面區(qū)域有輕微起皺，后保安裝匹配面、焊接匹配面無起皺，經(jīng)評(píng)估，輕微起皺不影響制件的外觀品質(zhì)，也不影響制件的安裝及匹配，對(duì)車身功能無影響，該狀態(tài)是可以接受的，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖10 整形工序起皺檢查

現(xiàn)場效果驗(yàn)證

圖11為改善工藝方案現(xiàn)場板件狀態(tài)，后保區(qū)域A面無明顯癟塘缺陷，非外觀區(qū)域存在輕微起皺，起皺區(qū)域不在安裝匹配面，不影響板件的整車匹配及功能，板件的狀態(tài)與CAE分析模擬狀態(tài)一致。圖12是整車匹配效果圖，后保與側(cè)圍裝配整齊度符合要求，滿足整車匹配DTS公差要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。

圖11 現(xiàn)場板件狀態(tài)

圖12 整車匹配效果圖

結(jié)束語

側(cè)圍是車身覆蓋件中最復(fù)雜的件，在當(dāng)前車身短周期的開發(fā)過程中，如何縮短模具的制作和調(diào)試周期，降低制作成本，提升板件質(zhì)量是沖壓模具行業(yè)一直在研究的一項(xiàng)課題。本文通過AutoForm對(duì)側(cè)圍后保部位成形分析，采用油石功能對(duì)A面區(qū)域面品質(zhì)虛擬評(píng)估，對(duì)非外觀面、非安裝匹配面區(qū)域的起皺檢查評(píng)估，在設(shè)計(jì)階段對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)板件的成形風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)避，避免模具制作階段大量的設(shè)計(jì)變更，縮短了模具開發(fā)周期，降低了模具開發(fā)成本，體現(xiàn)了CAE模擬對(duì)現(xiàn)場調(diào)試指導(dǎo)作用的重要性。