表1 冲压线参数
1顶盖生产问题剖析
1.1 顶盖构造
顶盖外板如图1所示，尺寸为997 mm×1 410 mm×158 mm，厚度为0.7 mm，材料选用DC04。零件A段为车头前端，B段为车头驾驶室尾部，顶盖在车身X轴方向上的长度是997 mm，Y轴方向为1 410 mm。前端有2个工艺定位孔，后期焊装时切除。
图1 顶盖外板
1.2 传统冲压工艺及问题
按照传统的冲压工艺，该顶盖外板冲压可分为3道工序，如图2所示。车身X轴方向作为送料方向，车身Z轴作为顶盖的冲压方向，个中第一工序为拉深，从零件的周圈边界延伸做拉深工艺补充面，分模线分到零件外端，直接将零件形状一次拉深成形；第二工序为修边冲孔，完成冲定位孔及零件周圈修边；第三工序为整形侧冲孔，对法兰进行整形，担保尺寸稳定。
图2 顶盖外板传统工艺排布
拉深工艺模面如图3所示，以零件边界进行工艺补充，设计分模线；送料方向上分模线间隔为 1 128 mm。通过AutoForm软件剖析，压边力为 1 800 kN，总成形力为540 kN。
图3 顶盖外板传统拉深工艺模面与小冲压线合营
比拟压力机参数与CAE软件仿照，剖析零件所需的成形力和压边力，大冲压线和小冲压线都可以知足哀求。但从送料方向分模线间隔剖析，顶盖外板的冲压工艺无法在小冲压线生产。图3所示利用的机床台面为小冲压线，从图3可以看出，压力机送料方向最外侧顶杆都分布在分模线内侧，无法知足拉深模的构造哀求。如果采取该冲压工艺，顶盖外板只能在大冲压线生产。
2顶盖外板降本工艺研究
2.1 顶盖外板冲压创新工艺方案
以顶盖外板在小冲压线生产开展冲压工艺创新研究，初步制订顶盖外板由拉深、修边整形侧整形、修边侧修边整形3道工序完成。
顶盖外板拉深新工艺如图4所示，在担保零件A面（外不雅观面）质量的条件下，以零件周圈法兰作为分模线，如图4截面A-A所示，顶盖外板前端法兰进行过拉深。确认工艺后，利用AutoForm软件进行CAE剖析评估，打算成形力为510 kN，压边力为150 kN，均知足小冲压线生产哀求。送料方向分模线间隔为910 mm，同时将拉深工艺与小冲压线机床适配，最外侧顶杆都分布在分模线外侧，如图5所示。从这些指标来看，此工艺能够知足在小冲压线上生产。在AutoForm软件中检讨此拉深工艺成形到底后的减薄、起皱、应力比、主次应变、滑移、油石面品等指标，均符合CAE检讨标准。
图4 拉深工序
图5 拉深工艺与小冲压线机床适配
第二工序如图6所示，前端整形区进行了内压料和外压料，通过斜楔侧整形到位。旁边侧法兰区域在第一工序拉深已经到位，第二工序进行整形处理，担保尺寸稳定性。尾部修边和顶部的3个正冲孔也在这一工序完成，正冲孔用于下一工序定位用。利用AutoForm剖析评估前端整形，零件A面的面品无变革，法兰面存在轻微波浪起皱，通过过程起皱趋势评估可以接管。
图6 修边整形侧整形工序
第三工序如图7所示，零件前端进行修边及冲孔，旁边侧因要知足激光拼焊哀求，采取了二次割断担保切边质量，同时对尾部法兰进行整形，担保零件尺寸稳定性。经由3道工序后，零件冲压完成。
图7 修边侧修边整形
2.2 建立顶盖外板降本工艺有限元模型
为了掌握顶盖分模线在小冲压线最外侧顶杆内，零件前端须要在第二工序整形到位。按照冲压开拓履历，外板件在整形过程中随意马虎涌现起皱及面品问题。整形时如果材料流入过快，B面（非外不雅观面）随意马虎起皱，如图8所示，会影响前挡风玻璃的安装，合营不好会漏水。如果整形过程中压料力掌握不好，会导致A面材料流动，涌现外不雅观质量问题。以是须要对第二工序进行有限元仿照仿真，通过调度内外压料的参数，得到合格的零件，这是关键的一步。
图8 顶盖外板前端外不雅观面
利用AutoForm软件对上述顶盖外板的拉深和整形进行有限元剖析论证，详细步骤：①通过CATIA软件的IGS数据转换接口，将拉深与整形的工艺面数据导入AutoForm中建立几何模型，然后进行网格划分得到有限元模型；②定义拉深压边圈与凸凹模模型，毛坯尺寸设置为1 575 mm×1 150 mm×0.7 mm，CAE材料卡片选择DC04参数，摩擦系数设置0.15，压边力设置150 kN，采取虚拟拉深筋；③整形工序定义正压料、侧压料、整形凸凹模模型，内压料设置30 kN，外压料设置10 kN。
通过不雅观察剖析全体成形仿真过程，板料在拉深及整形过程中未涌现开裂和起皱的趋势。整形到底前5 mm前端整形起皱开裂状态如图9所示，零件未起皱、开裂，同时通过Surface检讨面品质量没问题，结果知足预期。通过有限元模型仿真论证，该降本工艺可以达到质量哀求。
图9 顶盖外板前端整形过程
（a）整形到底前5 mm （b）整形到底前3 mm （c）成形到底
选择降本冲压工艺后零件前期开拓及后期生产本钱都显著低落，详细收益比拟如表2所示。
表2 顶盖冲压工艺方案比较
▍原文标题:基于冲压CAE仿真技能的顶盖降本工艺研究
▍原文作者:马坚1彭金明1,2
▍作者单位:1. 江铃汽车株式会社； 2. 同济大学 汽车学院
