汽車鈑金沖壓件的回彈問題

上汽通用五菱汽車股份有限公司 （廣西柳州 545007） 李麗坤 羅相尉 陽 學 喬曉勇 唐廷洋

沖壓是利用安裝在壓力機上的模具對板料施加壓力，使其產生分離或變形，從而獲得所需形狀及尺寸的零件。當沖壓在常溫下進行時，為冷沖壓。汽車鈑金件大多采用冷沖壓工藝制造，零件常會出現回彈缺陷。即完成金屬板料成形，模具打開后，零件形狀發生變化，與模具閉合狀態的零件形狀不一致。回彈超出公差范圍，會影響零件匹配，降低白車身的尺寸合格率。本文結合工作經驗，分析汽車鈑金沖壓件產生回彈的原因，及常用的解決措施。

1. 原因分析

圖1為汽車鈑金沖壓件材料靜載拉伸應力應變曲線。當拉伸至應力σ=m時，應變ε=m′，撤除作用力后，應變減小為ε=n。這表明回彈是零件材料的固有性質。且零件各處的形狀不同，各處應力應變狀態也不同，作為一個連續體，零件內會產生自相平衡的內應力。零件最終表現的回彈是各處回彈互相協調的結果，是內應力作用的結果。

圖1 汽車鈑金沖壓件材料靜載拉伸應力應變曲線

2. 開展同步工程，優化設計控制回彈

在設計產品階段，開展沖壓同步工程，對零件成形過程進行CAE分析，優化產品設計，控制零件回彈。

（1）合理分布零件特征形狀 CAE分析可以得出零件的理論回彈量，通過調整零件特征形狀分布，可以改善零件內應力，從而減小回彈量。如圖2b比圖2a所示零件增加了4個筋條，其他部位無差異。如圖3a、圖3b所示，未增加筋條的零件在某一局部回彈量為20mm，增加筋條的零件在這一局部的回彈量減少為5mm，零件回彈得到較大改善。

圖2

圖3

（2）預留零件回彈補償量 CAE分析可以得出零件的理論回彈補償量，設計零件時在發生回彈區域預留一定的回彈補償量。一般低碳鋼零件采用3°～5°回彈補償量，高強度鋼零件采用8°左右的回彈補償量。如汽車門檻下部，回彈是主要缺陷，沖壓同步工程會提出制造需求，要求產品設計留有一定的角度作為回彈補償。

3. 優化沖壓工藝，控制零件回彈

很多情況下，由于產品造型或功能性等方面要求，零件設計不能滿足沖壓同步工程制造需求。所以，只能在制訂沖壓工藝階段，通過優化沖壓工藝，控制零件回彈。

（1）合理選擇成形工藝 采用不同的成形工藝，零件各處材料流動不同。材料流動越均勻，零件內應力越小，回彈量越小。由于壓邊圈有控制材料流動的作用，采用拉深工藝時材料流動最均勻，最有利于抑制回彈。如大型覆蓋類零件，在保證零件不開裂等前提下，零件各種特征優先采用一次拉深到底的成形工藝。

圖4 大梁類零件使用氮氣缸壓料

（2）加大成形壓料力 零件成形時，加大壓料力，可以使材料充分變形，從而減小回彈量。如大梁類零件采用高強度鋼材料，側壁回彈是零件的主要缺陷，使用氮氣缸進行零件拉深到底前的強壓，使側壁材料充分變形，如圖4所示。

（3）多工序合理配合 合理選擇工序配合，可以有效控制零件回彈。如對于大梁類零件側壁回彈問題，可以采用先成形，后側整形做回彈補償的工序配合。通過調整側整形的回彈補償量，從而將側壁回彈量控制在公差范圍內。

4. 結語

結合工作經驗，分析汽車鈑金沖壓件產生回彈的原因，通過開展同步工程與優化沖壓工藝，優化產品設計，很好地解決了沖壓件的回彈問題。