關于縱梁腹面翹曲問題的研究

魏 東， 王平科， 趙彥博， 高彥偉

（寧德時代新能源科技股份有限公司， 福建 寧德 352000）

0 引 言

車身縱梁是車架的重要組成部件，其精度對車身總成具有重要意義。近年來，為了降低汽車本體質量，對制件強度提出了新的要求，車架各部件均趨向于使用高強鋼制造，這導致縱梁等制件回彈加大，尤其是腹面側壁的翹曲回彈，成為影響制件達到總成精度要求的阻礙。

現研究了縱梁腹面翹曲數值模擬方法，并通過理論CAE分析與現場驗證，制定了縱梁成形的工藝方案，對縱梁翹曲和扭曲進行補償，提高了縱梁成形的精度。曲為成形工藝所導致，現場調試無法徹底解決，必須依靠數控加工的方式進行回彈補償。

1 縱梁腹面翹曲問題描述

圖1所示為某車型的縱梁內板在調試過程中腹面位置產生的翹曲缺陷，這會影響制件的焊接，導致焊點不牢，存在開焊風險，影響車身焊接質量。

圖1 翹曲截面

圖2所示為CAE分析在回彈時制件與凹模工具體對比狀態，Autoform分析結果同樣有翹曲狀態。經過對CAE分析結果和現場調試狀態對比，制件翹

圖2 CAE分析截面

2 縱梁腹面翹曲問題原因分析

縱梁制件造型為“幾”字型結構，腹面拔模角為5°，單純采用試驗研究和理論解析方法難以解決現場翹曲等問題，以下從制件的造型成形特點、現場沖壓工藝設計以及成形原理等方面分析該區域產生翹曲的原因。

2.1 雙動拉深工藝方案介紹

雙動拉深工藝采用帶壓邊圈成形，上模隨壓力機滑塊下行，隨后與板料接觸，上模壓料面與壓邊圈壓住板料，壓邊圈上有10 mm深的拉深坎提供進料阻力，如圖3所示，制件成形過程中板料一直受到拉深坎約束，直至成形結束。

圖3 雙動拉深工藝方案

2.2 制件翹曲回彈原因剖析

工藝設計階段為保證制件充分拉深，設置了拉深檻（深度為10 mm，R角為R8 mm），板料經過拉深檻圓角與凹模口圓角向里流動，經過圓角1處硬化轉移至法蘭，經過圓角2處硬化轉移至側壁，如圖4所示。

圖4 雙動拉深工藝設計

為保證側壁成形減薄滿足要求，雙動拉深為局部拉深，凹模圓角放大至R8 mm；為保證整形到位，制件凹圓角為R3 mm，局部拉深檻圓角放大至R15 mm，如圖5所示。

圖5 整形示意圖

3 縱梁腹面翹曲問題解決對策

通過原因分析確認，翹曲產生的主要原因是材料成形過程中流入R角，其解決措施：①消除拉深檻R角；②調整凹模口圓角大小；③提升翹曲位置研合精度，對翹曲位置強壓；④增大壓邊圈壓力，減少進料量。針對縱梁腹面翹曲問題開展了研究和探討，最終確定選擇以下2種解決措施。

（1）將拉深檻取消，避免材料經過拉深檻彎曲硬化，如圖6所示。

圖6 拉深檻取消

（2）更改凹模口R角大小，如圖7所示，將原凹模口由R8 mm調整為R3 mm，提升橫向拉應力，減少成形流入量，達到去除拉深檻后的阻料目的。

圖7 更改凹模口R角

由于前期CAE分析結果與現場調試制件趨勢一致，按照新制定的工藝方案進行Autoform反算，確認回彈狀態。圖8所示為更改后CAE分析狀態，制件翹曲問題消除，需實際整改驗證分析結果的準確性。

圖8 更改后CAE分析效果

4 現場調試

根據制定的翹曲解決方案，重新修改了拉深模的拉深檻形狀，同時減小了凹模口R角，模具修改完成后對其進行驗證發現，翹曲問題改善效果明顯，制件在拉深模上貼合狀態良好，用平直尺對比腹面平整度，僅顯示0.2 mm的縫隙，整改效果達到預期要求，焊接邊的平面度滿足焊裝和總裝的要求。圖9所示為工藝優化后的制件實物，翹曲回彈得到解決，側壁翹曲量由1.5 mm減小到0.2 mm

圖9 優化后的制件

5 結束語

經過對縱梁翹曲問題跟蹤確認，模具前期分析存在失效，需要從前期分析、問題橫展、造型設計等方面提升，針對翹曲問題從以下思路進行解決。

（1）梁類件拉深設計要統籌考慮分模線與壓料面形狀，拉深檻的設置方向需考慮R角的硬化殘留。

（2）拉深采用小的凹模口R角，抑制側壁翹曲。

（3）因制件造型限制無法實現而導致的缺陷，需要在SE階段從工藝能實現的角度進行優化改善，避免后期問題的發生。