一，问题描述
Auto form是专门针对汽车工业和金属成形工业中的板料成形的仿真仿照软件，用于进行繁芜的冲压成形剖析和优化冲压工艺方案。为了验证Auto form软件对顶盖尾部顶面产生波浪问题进行剖析的准确性，在现有的条件下进行了2组试验，从试验结果看，软件剖析结果与实际生产符合程度在90%以上，如图1所示。
图1 CAE剖析结果与实际结果比拟
图2 拉深件
图3 侧整形后零件
图4 修正侧整形后零件
某两厢汽车顶盖（简称A顶盖）的冲模开拓过程中，拉深件顶面并无波浪产生，如图2所示，但在第2工序侧整形后，尾部顶面产生了严重的波浪问题，如图3所示。最初推断是第2工序的压料板研合率不敷，导致顶面压力不足，侧整形带动尾部顶面的板料发生轻微位移，造成波浪的产生。但研合率达到哀求后，波浪问题并没有减轻。后经CAE剖析，创造制件在第2工序整形回弹后发生的波浪征象，并不是在整形过程中产生的波浪。通过CAE仿照剖析，在修正侧整形部位后，波浪消逝，如图4所示，解释波浪属于弹性变形范畴，并没有发生塑性变形。
二，缘故原由剖析
通过比拟拉深工序和整形工序内部应力CAE剖析结果，拉深工序件主应力大部分大于0，局部次应力小于0，但绝对值较小，靠近于0。整形工序件涌现大部分主应力小于0的情形，次应力全部小于0，且绝对值较大，如图5所示。这解释整形回弹后给顶盖尾部顶面带来了较大的压应力，较大的压应力是尾部顶面产生波浪的紧张成分。两厢汽车的尾门安装办法决定了两厢汽车顶盖尾部的构造一定会有负角，从而决定了两厢汽车顶盖必须采取尾部侧整形的工艺，终极导致顶面存在较大的压应力，给顶盖尾部顶面产生波浪供应了驱动力，这也是顶面产生波浪问题的必要条
图5 内部应力剖析
图6 3个顶盖的剖析结果比拟
既然产生波浪的驱动力一定存在，理论上类似构造的顶盖该当都存在类似问题，但通过与多个车型比较，创造并不是所有具有类似构造的顶盖都存在尾部顶面波浪问题，或波浪问题与此车型同样严重。对3种类似车型的顶盖进行比较，如图6所示，顶盖的构造大同小异，材料的材质和厚度略有不同，CAE仿照剖析结果显示，尾部顶面同样有较大的压应力存在，即都有尾部顶面产生波浪的风险，但是结果却是车型A有波浪，车型B和C没有波浪（剖析结果与实际同等）。
图7 A顶盖不同方案的剖析结果
基于以上疑问，对A顶盖进行了不同材质、不同厚度、不同形状的CAE仿照剖析，如图7所示，从比拟中探求缘故原由。纵向比拟创造，同是DC03的材质，0.8mm厚度的顶盖波浪问题比0.7mm厚度的顶盖波浪问题要轻。横向比拟，相同厚度不同材质的顶盖波浪差异并不明显。改变侧整形第一触料点的剖析结果显示，波浪位置虽然和原始状态稍有差异，但并没有改变产生波浪问题的实质。延长顶面加强筋，其剖析结果要优于其他结果，但并未完备办理产生波浪的问题。从剖析结果来看，无法找出合理解释3种顶盖产生不同波浪问题的缘故原由。
在办理波浪问题的过程中，用CR210B2材料进行了试验，试验效果空想，但创造试验结果和CAE剖析结果差别较大（CAE剖析结果很差，同样存在波浪）。前文提到，经由验证CAE剖析结果与实际生产符合度在90%以上。后来创造CR210B2材料为电镀锌钢板，实际上电镀锌钢板的抗凹性要强于非镀锌板，而Autoform软件进行冲压仿照剖析时不能区分镀锌板与非镀锌板，这也是CAE剖析结果与实际生产的结果产生差异的缘故原由。因此推断抗凹性的差异是3个顶盖具有不同结果的根本缘故原由
三，抗凹理论观点
抗凹理论是指汽车覆盖件在受到力的浸染下，抵抗变形的能力。抗凹理论有2个观点：一是局部凹痕抗力，指抵抗塑性变形的能力；二是抗凹刚度，指抵抗弹性变形的能力。由于前面已经剖析，波浪属于弹性变形范畴，针对此问题，只借鉴抗凹刚度理论进行剖析。引用陈莲峰等抗凹理论试验结果，解释抗凹刚度与材质、厚度和形状的关系。试验采取3种不同材质的板料对某车型翼子板拉深件的3个不同位置进行抗凹试验，如图8和表1所示。
图8 翼子板试验取点位置
经由抗凹理论试验得出3组数据，如图9~图11所示，抗凹刚度曲线的斜率越大，抗凹刚度越强。
从图9可以看出：随着材料屈从强度的提高，零件的抗凹刚度略有增强，但差别不大。
图9 3种材质在相同位置（Ⅱ点）的抗凹刚度
图10 180BH不同压边力下产生的抗凹刚度（Ⅲ点）
从图10可以看出：在一定范围内，拉深时，随着压边力的增大，零件的抗凹刚度略有增加，变革不大，当压边力增大到一定程度时，板料厚度减薄过大，厚度变小，零件的抗凹刚度涌现大幅度降落，解释材料的不同厚度对零件的抗凹刚度影响比较大。
图11 180BH不同位置的抗凹刚度
从图11可以看出：零件型面的不同曲率半径对零件的抗凹刚度影响比较明显，曲率半径越小，零件的抗凹刚度越强。
四，抗凹理论剖析及验证
经由剖析创造，改变材质和材料厚度，对办理此车型顶盖的波浪问题并没有明显的效果，即改变材质和厚度，其抗凹刚度并没有明显的变革。材质和厚度并不是3个顶盖产生不同波浪问题的紧张缘故原由，C顶盖的厚度为0.65mm，小于A顶盖的0.7mm，理论上C顶盖的抗凹刚度要弱于A顶盖的抗凹刚度，C顶盖的波浪该当比A顶盖严重，但事实恰好相反（见图6）。经由进一步剖析创造：B顶盖和C顶盖的尾部顶面的曲率半径皆在4000mm旁边，而A顶盖的曲率半径靠近于6800mm，如图12所示
图12 3个顶盖尾部顶面曲率半径比拟
顶盖曲率半径的差异是A顶盖的抗凹刚度明显弱于B顶盖和C顶盖的紧张缘故原由，直接结果是导致A顶盖尾部顶面的抗弹性变形的能力差，在压应力的浸染下，产生了严重的波浪。为了验证此结论，对A顶盖的尾部顶面进行了调度，曲率半径由6800mm调度为4000mm，别的型面不变，进行CAE仿照剖析，剖析结果符合预期，如图13所示。
图13 A顶盖尾部顶面曲率调度后的剖析结果
抗凹试验，方案1为初始状态；方案2为顶面加强筋延长到尾端状态；方案3为尾部顶面曲率半径调度到4000mm的状态。鉴于顶盖的曲率半径较大，采取直径为ϕ25.6mm的压块（见图14），以每次0.5mm的位移增量对A顶盖尾部顶面P点进行反复加载、卸载，重复7次
图14 抗凹试验示意图
仿照试验打算完成后，从Auto form软件pro⁃cessdata界面提取仿照试验数据，得到如图15所示的试验结果。
图15 抗凹刚度仿照试验方案及结果
从仿照试验结果看，在抵抗小于约0.8mm的微不雅观变形时，3种方案的顶盖抗凹刚度强弱依次为：方案3大于方案2远大于方案1；在抵抗大于约0.8mm的宏不雅观变形时，3种方案的抗凹刚度强弱依次为：方案2大于方案3大于方案1。方案2顶面加强筋延长到尾端，在局部范围内，原有面的抗凹刚度本身并没有加强，在较大的范围内，通过加强筋的延长使整体抗凹刚度得到了提升，因此在约0.8mm的位置涌现了方案2和方案3的抗凹刚度曲线交叉的情形。
A顶盖产生波浪是在模具调试阶段，如果此时按照方案3整改，会牵扯到与之匹配的尾门的形状变动，改动量较大，改动本钱高，考虑到以上成分，采取了改动量较小的方案2，虽然方案2还存在轻微的微不雅观变形，但可以接管。
两厢汽车顶盖尾部侧整形后回弹，导致尾部顶盖内部存在压应力，如果压应力超出顶盖此处的抗凹刚度的承受能力，就会产生波浪，此为顶盖产生波浪的驱动力，且此驱动力是客不雅观存在的，无法肃清。可以通过以下方法增强零件的抗凹刚度，减轻顶盖尾部顶面波浪毛病的产生。
1
担保顶盖尾部顶面截面曲率半径R≤4000mm，全面提高抗凹刚度。
2
如果顶面有加强筋，加强筋延长到尾端，通过提升局部抗凹刚度加强整体的抗凹刚度。
3
增加材料厚度可全面提高抗凹刚度。
4
采取电镀锌板，提高抗凹刚度。
5
材料等级提高（采取屈从强度大的材料），对提高抗凹刚度有一定帮助，但浸染有限。
