基于網格應變技術的后輪罩沖壓開裂原因分析及改進措施

0 引 言

由于車身造型的需要及與其他零件的連接匹配，大多數汽車沖壓件是由連續復雜的空間曲面構成，在成形時須應用拉深、翻邊、脹形、彎曲等多種工藝，應力和應變分布也不均勻。在結構復雜的汽車零件沖壓成形時，應協調各部分材料的變形均勻性，既要保證變形量小的區域材料不發生彈性畸變，成形后零件有足夠的剛度，又要保證零件最大變形區的變形量不超過材料的極限變形程度，避免材料開裂

。

研究和評價材料成形性能的方法和試驗較多，相對于通常使用的力學性能及杯突值，成形極限圖可以較好地反映材料的極限變形能力，定量衡量鋼板沖壓成形性能的好壞

。對具體沖壓零件成形后的應變進行測試和分析，得到零件表面應變分布情況，將應變分布點放在該材料的成形極限圖中，有助于評估板材對零件的實際成形效果，通過分析零件變形與成形極限的關系，可以確定零件沖壓成形的危險部位、材料使用是否合理

。

網格應變分析技術是研究沖壓成形的主要方式之一，利用ARGUS離線網格應變測量系統對初始板料進行電化學腐蝕印制中心間距為3 mm的圓圈網格，然后利用高分辨率相機對沖壓后的后輪罩不同區域拍照，根據圓心空間位移變量進行網格應變分析，確定后輪罩不同區域的安全裕度。

1 試驗材料及方法

1.1 后輪罩結構分析

如圖1所示，后輪罩空間曲面結構復雜，沖壓成形時不同區域和部位受到多應力作用，變形規律不容易分析和掌握，因此后輪罩沖壓成形的難度較大，容易開裂，造成廢品率上升，影響生產效率。而汽車沖壓件成形能否取得成功，首先必須理解和掌握薄板在特定加載條件下的材料變形行為和應變狀態

。后輪罩各部分材料的受力狀態不同，且各部分又相互影響和相互制約，因此必須掌握后輪罩變形后的應變狀態，才能判定材料和工藝設計是否滿足該零件的成形。

1.2 試驗材料

所用試驗材料為熱鍍鋅高強IF鋼板H220YD+Z，厚度為1.0 mm，材料3個方向的力學性能分析結果如表1所示。

美國對相關國家進口伊朗石油的“豁免”變相解救了伊朗。美國國務卿蓬佩奧宣布，美國給予8個國家伊朗制裁豁免權，允許他們繼續進口伊朗石油。由此，伊朗在制裁期間的石油出口量預計能夠達到100萬桶/日。這樣的出口量于伊朗而言，把日子過下去是毫無問題的。

1.3 試驗方法

基于大數據時代的城鄉規劃學，由于其在實踐中的數據量增加，使計量方面的內涵也在發生變化，進而使該時代城鄉規劃計量內涵更加豐富。具體表現為：

2 分析與討論

2.1 后輪罩A區域的應變分析

改善材料性能和打磨模具零件圓角后，對后輪罩4個關鍵區域的成形極限圖進行分析，如圖8所示，A、B、C和D四個區域的成形安全裕度分別為31%、45%、10%和10%，都滿足沖壓對成形安全裕度10%的要求。經實際沖壓驗證，成形效果得到大幅改善，開裂率降低，保證了生產的穩定進行，提高了生產效率。

2.2 后輪罩B區域的應變分析

傳統課堂對小學生的吸引力低，已經滿足不了小學生對于知識的需求，所以課堂效率也比較低，為了促進小學數學的發展，提高小學數學的數學水平，必須進行教學創新。小學時期是學生培養學習能力的黃金時期，也是學習習慣開始養成的時候，隨著新課改的到來，小學數學也迎來了改革的新時期。教學創新如果想要取得積極的成果，那么在教學方法、課堂教材、教學目標等方面都要進行創新，以此來保證小學數學在創新模式下取得時效性的成果。

2.3 后輪罩C區域的應變分析

后輪罩在C區域的應變網格、應變狀態分布和成形極限圖如圖5所示，根據應變在成形極限圖的位置和分布可知，該部位危險區域的應變狀態是平面應變或接近平面應變，材料HC220YD+Z的成形安全裕度在4%左右。平面應變狀態對變形要求苛刻，主應變方向的變形主要靠厚度方向的材料來補充，次應變方向沒有應變，易產生開裂現象，因此判定C區域為開裂危險區域。

2.4 后輪罩D區域的應變分析

后輪罩在D區域的應變網格、應變狀態分布和成形極限圖如圖6所示，根據應變在成形極限曲線的位置和分布可知與C區域相似，應變狀態同樣是平面應變，材料的成形安全裕度在5%左右，安全裕度小于10%，表示該區域容易開裂，生產不穩定。

3 改進措施

表2所示為改善冷軋和退火工藝后，厚度1.0 mm的熱鍍鋅板H220YD+Z的力學性能參數，由表2可知，材料的屈服強度降低，

值從0.20增大到0.22以上，成形極限曲線最低點增加了2%,材料性能改善前后的成形極限曲線如圖7所示。

解決后輪罩開裂的根本方法是提升零件的成形安全裕度，而成形安全裕度與材料的成形極限曲線（FLC）和零件的應變分布2個因素相關，因此要提升零件的安全裕度，一是提升材料的成形極限曲線，二是降低零件的變形應變。研究表明，材料的應變硬化指數

值對成形極限曲線的影響最顯著，

值越大，應變分布越均勻，成形極限曲線FLC越高

。另外，打磨后輪罩危險區域的模具零件圓角，增大圓角半徑，增加板料的流入量，降低危險區域的應變，也可以提升后輪罩的成形安全裕度。

選擇后輪罩4個部位作為應變研究區域，如圖2所示。沖壓前先在板料相應部位打印好網格，沖壓成形后，采用網格分析軟件ARGUS對網格區域進行掃描拍照，然后利用網格應變測量系統獲得后輪罩的表面主應變和次應變的分布情況。

后輪罩在A區域的應變網格、應變狀態分布和成形極限圖如圖3所示，由應變分布圖可以確定后輪罩A區域應變分布狀態及危險部位所在位置，根據應變在成形極限圖中的位置和分布可知該區域的應變大部分在左側，即次應變為負的區域，主要變形方式為拉伸變形，應變主要以拉-壓為主，并且該區域的成形安全裕度為25%左右，滿足沖壓企業對安全裕度10%的要求，因此使用材料HC220YD+Z成形后輪罩可確保A區域安全。

“與天地并”的論斷，無疑將禮提升到與人類文明同存亡的崇高境地。而其核心內容仍不脫君臣、父子、兄弟、夫婦這些基本倫理原則。遵守這些原則，過去稱為“順”，現在卻被認為幾可與天地同久。這說明伴隨著對禮的作用及意義問題的思考，人們對禮的起源的思考也更加深入。

后輪罩在B區域的應變網格、應變狀態分布和成形極限圖如圖4所示，同A區域分析一樣，根據應變在成形極限圖的分布位置和狀態，可以確定該區域的主要變形方式同樣為拉伸變形，成形安全裕度為32%左右，滿足沖壓企業對安全裕度10%的要求。

4 結束語

通過對后輪罩（H220YD+Z）的網格應變分析和成形極限圖的優化，得到如下結論。

所以，他重新六足踏地，身體下壓，以便讓節足積聚足夠的力量。一顆顆骷髏頭撞擊在他的身體上，與他的硬甲磕碰，發出“當當”的響聲，他感到自己的身體快要被這種撞擊震碎，但他咬緊牙關，絲毫不為所動。

（1）后輪罩危險區域C和區域D主要變形方式為平面應變，成形安全裕度較小，分別為4%和5%，容易開裂；區域A和區域B的主要變形方式為拉伸應變，成形安全裕度較高，沖壓過程中不會出現過度減薄和開裂現象。

（2）材料性能

值由0.20提高到0.22，增大后輪罩模具零件圓角后，關鍵區域A和B的塑性應變分布更均勻，關鍵區域C和D的局部塑性應變由平面應變方式向脹形應變方式轉變，應變最大值降低，4個危險區域的成形安全裕度增大至10%以上，滿足零件的沖壓要求。

（3）通過網格應變測量系統所獲得的真實應變在成形極限圖中的分布，可確定變形區域的變形方式和應變狀態，對預測沖壓成形缺陷具有重要的指導意義，進而制定相應措施以改善材料的成形性能，并據此優化模具結構。

[1]蔣浩民,陳新平,李川海,等.大型車車身覆蓋件沖壓成形特征分析及選材研究[J].金屬成形工藝,2003,21(3):50-51.

[2]康永林.現代汽車板工藝及成形理論與技術[M].北京:冶金工業出版社,2009:454-463.

[3]龍 安,陳 寅,祝洪川,等.轎車側圍零件沖壓開裂網格應變分析[J].熱加工工藝,2013,42(13):211-213.

[4]陳東輝,張 建.基于CAE的車身覆蓋件開裂問題處理及改善措施[J].模具工業,2018,44(5):26-29.

[5]辛國升,張永波.基于AutoForm R7對頂蓋后部外板成形性進行分析及回彈補償研究[J].模具工業,2020,46(7):34-39.

[6]薛 峰,趙 楠,宋 月,等.冷軋IF鋼DC04的微觀結構及成形性能[J].金屬熱處理,2018,43(11):77-79.