輕卡前面罩CAS面沖壓成形分析及優化

王樂勇，陳鵬程，孫伯樂，趙 博

（濰柴動力股份有限公司，上海 201114）

1 引言

在車身設計階段，對沖壓件進行計算機成形模擬仿真，根據仿真結果，判斷外板的沖壓工藝可行性，對外板提出優化建議。成形模擬仿真分析目前在解決外板沖壓開裂、起皺等問題上應用廣泛。本文介紹了成形模擬仿真分析，在陜汽輕卡某車型前面罩外板沖壓成形分析及外板優化上的應用。

2 外板分析及拉伸模型的建立

前面罩CAS 面數據如圖1 所示，材料初定DC04，板厚為0.8mm。由于規劃模具按50萬臺份開發，初定沖壓工藝流程為3 道工序：拉伸→修邊沖孔→翻邊。工藝補充面，如圖2所示。

圖1 前面罩CAS面數據

圖2 工藝補充面

3 拉伸工藝參數設置

料片長方形料，尺寸為1,350×510mm，料片在壓邊圈上布置如圖3 所示。拉伸深度為31mm，壓邊圈行程35mm，如圖4 所示。壓邊力設定為1,200kN，摩擦系數設定為0.15。

圖3 料片在壓邊圈上布置

圖4 壓邊圈行程設置

4 拉伸成形模擬分析及外板優化

圖5 拉伸模擬分析結果

A處標志牌沉臺側壁開裂（見圖6）。開裂原因分析如圖7左圖所示，標志牌沉臺凸模圓角半徑R1、凹模圓角半徑R2、面罩的凸模圓角R3都是3mm，且標志臺沉臺的拔模角只有5°，造成拉伸時圓角半徑過小，造成材料流入困難引起的拉裂。由于前面罩的料厚為0.8mm，拉伸凸模圓角半徑要大于6mm，因此將凸模圓角半徑R3加大到7mm。同車身設計人員研究沉臺側壁的拔模角可加大到20°，沉臺的凸模圓角半徑R1可加大到5mm，凹模圓角半徑R2可加大到7mm。同時發現沉臺下部可適度抬起4mm，使成形過渡平緩避免尖點處開裂。具體修改建議如圖7右圖所示。

圖6 A處缺欠

圖7 A處原因分析及修改建議

經過幾輪外板優化，最終的外板如圖8 所示。沉臺側壁的拔模角加大到20°，凸模圓角半徑R3加大到7mm，沉臺的凸模圓角半徑R1加大到5mm，凹模圓角半徑R2加大到7mm 拉伸分析結果，沉臺下部隆起4mm 高的筋。拉伸模擬分析結果如圖9 所示。拉伸開裂已將解決。

圖8 最終外板

圖9 最終外板分析結果

5 總結

通過前面罩CAS面的沖壓成形分析及優化，總結如下：①拉伸模凸模圓角半徑要大于6mm；②在車身覆蓋件的設計添加沉臺時，要注意成形性，沉臺的圓角半徑及側壁拔模角要盡可能加大，同時注意型面過渡要平緩，避免急劇變化造成開裂。

通過有限元軟件進行沖壓成形模擬分析，可以早期發現制件缺欠，及時優化制件結構，可縮短工裝調試周期，降低工裝開發風險和成本。