超高強度鋼板DP980門檻內板成形問題及整改

0 引 言

為實現汽車輕量化、節能、環保等方面的要求，越來越多的新型高強度鋼板被應用于汽車車身制造，其強度也在不斷增加，不斷刷新沖壓強度極限。超高強度雙相鋼DP980具有良好功能特性，被廣泛應用于車身門檻內板等安全類零件，以提高車輛行駛的安全性。門檻內板是車身上重要的安全零件，當車輛發生側面碰撞時，門檻內板對保護駕乘人員的安全起著重要的作用。現以門檻內板為例，分析超高強度鋼板在沖壓成形過程中存在的側壁反弧、型面回彈造成的精度差、生產穩定性差等問題，探尋最優解決方案及超高強度鋼板在沖壓領域的技術突破。

1 技術背景

1.1 DP980門檻內板結構特點及公差要求

門檻內板結構如圖1所示，零件長1 686 mm，寬185 mm，屬于“細長”類零件，零件主體截面為U形，兩側成形深度不一致，成形深度差值約為21 mm，屬于非對稱零件。零件的結構特點導致沖壓成形工藝要求較高。

門檻內板零件材質為DP980，為保證車身質量，門檻內板的匹配要求較高，其型面尺寸精度達±0.3 mm，如圖2所示，這對沖壓工藝、模具結構及現場調試都是挑戰。圖2中，與左側圍前柱下部加強板焊接貼合面共3處，標記為

；與左門檻內板焊接貼合面共5處，標記為

；與左中柱加強板焊接貼合面共5處，標記為

。

1.2 雙相鋼組織結構及功能特性

雙相鋼（dual phase steel）簡稱DP鋼，是目前應用范圍最廣的一種先進高強度鋼板，是汽車產業實現車身輕量化的重要金屬板材。DP鋼的顯微組織主要為鐵素體和馬氏體，馬氏體組織以島狀彌散分布在鐵素體基體上，如圖3所示。鐵素體較軟，使鋼材具備較好的成形性；馬氏體較硬，使鋼材具備較高的強度。DP鋼的強度隨較硬的馬氏體所占比例提高而增強。根據用途，可生產不同強度級別和不同屈強比（YS/TS）的雙相鋼，其成形零件以抗拉強度數值為標準分為490、590、780、980 MPa級。

雙相鋼的性能：①屈強比較低（一般為0.5～0.65），不僅易于加工，而且具有僅次于TRIP鋼的高延伸率；②應變集中在低強度的鐵素體相上，使其具有獨特的高加工硬化率，尤其在低的應變區（2%～3%），屈服強度提高很快（140～220 MPa），具有較高的初始瞬態

值；③無屈服延伸，無時效；④呈烘烤硬化特性（可達30～150 MPa）。

2 DP980門檻內板側壁回彈問題

礦區及周邊主要出露三疊紀火山巖，侏羅系及白堊系、古近系。下侏羅統漾江組(J1y)主要為灰紫色中細粒巖屑砂巖、粉砂質泥巖碎屑巖和橄欖玄武巖、安山玄武巖等火山巖；中侏羅統花開左組(J2h)主要為為紫紅色泥質粉砂巖夾暗紫紅色巖屑石英砂巖。上侏羅統壩注路組(J3b)為紫紅色泥巖、粉砂質泥巖夾紫紅色細砂巖。

側壁及法蘭回彈嚴重，側壁回彈4～5 mm，法蘭面回彈2～3 mm，如圖6所示。

基于門檻內板的結構特點及公差要求，結合DP980材料的工藝特性，選擇合適的沖壓工藝方案，可以消除U形零件側壁回彈問題。

2.1 沖壓工藝方案的分析

結合超高強度鋼板DP980的功能特性及零件結構特點，門檻內板為U形非對稱非等高零件，其截面為等截面，如圖4（a）所示，零件平面特征呈“一”字形，如圖4（b）所示，空間特征呈“一”字形，如圖4（c）所示。基于零件上述特點，沖壓工藝第2工序采用“W”成形工藝可有效抑制零件側壁反弧，如表1所示；沖壓工藝第4工序采用側整形工藝，如表2所示，選擇合適的斜楔角度，可有針對性地控制側壁法蘭回彈；沖壓工藝第1、3、5工序為零件分離工藝（落料、修邊、沖孔）。

諸暨市在建設大調解體系方面的探索與創新，是新時代“楓橋經驗”的延伸與拓展，也為新時代多元化糾紛解決機制的豐富和發展提供了助力。“楓橋式” 大調解體系建設的啟示與借鑒意義有如下幾點。

2.2 沖壓工藝方案的制定

圖5所示為門檻內板沖壓工藝方案：①落料；②“W”成形；③側整形；④修邊沖孔；⑤修邊沖孔、斜楔修邊、斜楔沖孔。

3 DP980門檻內板型面精度問題

3.1 存在的問題

Ⅱ號礦體：出露在3343高地向北延伸的山脊的東坡上，位于Ⅰ號礦體的330°方向460m處。礦體向西受SN向的斷裂控制尖滅，向東延伸被第四系冰磧層覆蓋，呈EW向分布，總體產狀與灰巖一致產狀，355°∠55°。礦體呈較規則的板狀、似層狀，礦體內有大小不等的灰巖夾石或灰巖殘留體，造成礦體邊界參差不齊和礦石品位的貧化。礦體出露地表長度為90m，礦體厚度為2～3m，鉛+鋅平均品為8.73%。

3.2 整改思路

（1）對于門檻內板U形零件有固定的整改順序，首先確保零件主面上主基準點（RPS）自由狀態下貼合良好（間隙≤0.2 mm）。在RPS面貼合良好的狀態下，零件的主面（即頂面）全部達到要求的尺寸精度后開始整改零件側壁，側壁全部達到要求的尺寸精度后整改零件的法蘭面。

該零件模具預驗收時，沖壓單件合格率達到90%以上，型面尺寸合格接近95%，零件裝車無問題。

3.3 側壁及法蘭回彈的解決措施

2種方案對比，方案二明顯優于方案一，考慮將2種整改方案結合使用，可將方案一的回彈補償系數1.6～1.9減小至0.5～0.7，獲得更好的整改效果。

本文中我們提出了一個基于BGP的域間二維路由的設計方案，域間二維路由在進行路由決策的時候同時考慮目的地址和源地址，實現了靈活的流量控制，能夠滿足用戶的多樣化需求。本文中我們設計了域間二維路由協議的控制層，使用MPBGP的可選屬性攜帶二維路由的配置信息，同時兼容傳統路由協議，方便ISP進行增量部署。我們還給出了適用于域間二維路由的數據層設計，使用前人提出的FISE轉發表結構，可以解決二維轉發表造成的TCAM空間爆炸的問題。整體而言，域間二維路由是一種新型路由方式，靈活和細粒度的流量控制使得其具有很好的應用前景。

3.4 整改方案優選

方案一：對側壁與法蘭進行回彈補償，如圖7所示，側壁與法蘭的回彈補償系數隨著材料強度的增加而加大，DP980回彈補償系數一般控制在1.6～1.9。

3.5 整改結果

（2）不同區域對應不同的整改方案，整改遵守的原則是在問題產生的工序上進行。零件的主面（即頂面）如果超差，通常在拉深或成形工序進行整改；零件的側壁及法蘭超差，通常在翻邊整形工序整改。

4 DP980門檻內板尺寸穩定性問題

將零件型面尺寸精度控制在±0.3 mm，主要從以下2個方面進行考量。

（1）做好模具的基礎工作：模具零件型面著色控制在90%以上，提高模具生產的穩定性。

2007—2017年世界鋸材出口額排名前5位的國家包括加拿大、瑞典、美國、俄羅斯和德國、奧地利和芬蘭，2007年依次為加拿大、瑞典、美國、俄羅斯和德國，2017年為加拿大、美國、俄羅斯、瑞典和德國。加拿大始終居第1位，世界占比2007年達到29%，其余年份均高于15%;瑞典在2007—2013居第2，在2014—2015年居第3或第4位;俄羅斯在2007年居第4，之后穩居第3，且市場份額有上升態勢，在2014——2016年排名第2;德國、美國也是重要的鋸材出口國，近10年來其份額一直保持在前5;奧地利和芬蘭則在個別年份進入前5。

方案二：

角二次整形法。通過對

角的二次成形抑制回彈，“W”成形時適當加大圖8（a）所示的

與

的半徑值，在側整時將

與

的半徑值二次整形到零件要求的半徑，如圖8（b）所示。該方法應用的核心要點是Δ

=

-

≈5 mm，Δ

=

-

≈2～3 mm，對于不同強度的材料Δ

、Δ

的值有所變化。

根據零件的匹配特性及模具的結構特點制定合理的模具理論著色圖，如圖9所示，現場調試鉗工依據模具理論著色圖對模具進行研合，研合分3類區域：①重點關鍵區域：高（強）著色，著色要求95%～100%；②一般重點區域：一般著色，著色要求90%～95%；③非重點區域：虛著色或無著色，無著色率要求。

依據模具理論著色圖，將模具著色控制在要求范圍內，如圖10所示，可有效彌補壓力機精度差異、材料性能差異等造成的零件尺寸精度波動。

（2）做好模具符形工作，確保工序件在模具內貼合良好。零件沖壓成形后發生回彈，如果后工序（修邊沖孔工序）的模具零件型面還按照成形零件型面設計，會出現工序件與模具零件形狀不相符的情況，沖壓時壓料板閉合后會使零件產生嚴重的附加變形。可對后工序的模具零件型面按照回彈的型面進行符形，避免工序件在后工序壓料板閉合時發生附加變形，工序件與模具零件型面貼合后，在模具上定位也更穩定。

零件的定位精度要控制在零件公差帶的1/3，依據門檻內板的型面精度公差±0.3 mm，可以得出零件在模具上定位精度應控制在0.2 mm左右，定位精度要求高，只能通過模具上的定位銷與工序件的定位孔實現。其次各工序間要定位統一（見圖5），盡量避免工序間出現定位轉換，造成誤差積累，降低零件尺寸精度。

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5 結束語

超高強度鋼板的成形對于汽車沖壓件是較難解決的問題，現階段通過優化沖壓成形工藝，選用最優的模具結構以及現場精細化調試等多種方案，將DP980門檻內板尺寸精度控制±0.3 mm，滿足裝車要求。通過解決該零件的成形問題，掌握超高強度鋼板DP980回彈控制的方法，為汽車白車身沖壓使用更高強度鋼板奠定基礎。

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