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文 / 趙鋒 · 中國第一汽車股份有限公司

乘用車的安全性取決車架總成安全性，而整個車架總成中零件材料多為高強板，高強板零件尺寸的合格穩(wěn)定直接決定車架振動試驗的合格數(shù)據(jù)，下面將詳細的說明通過零件掃描分析、提取回彈數(shù)據(jù)，并對拉延模具及整形模具型面進行回彈補償修改，消除前副車架上部主體件回彈缺陷的方法。

復雜成形的高強板前副車架上部主體件，造型角度差異性比較大，形狀復雜，一次成形難度大。尤其造型深度段差較大時出現(xiàn)的內(nèi)部褶皺問題，四角回彈扭曲問題，處理起來更是困難。本文主要闡述TRIP600 高強板前副車架上部主體件一次成形過程中，左右兩側中部表面褶皺引起的回彈和四角回彈扭曲的優(yōu)化方法。從產(chǎn)品造型、拉延模具及整形模具回彈補償、優(yōu)化工藝控制等幾個方面，依托掃描分析，合理運用回彈系數(shù)，快速直接的解決了前副車架上部主體件回彈扭曲問題。

前副車架上部主體件回彈扭曲問題分析

問題描述

某車型前副車架上部主體件選用材料為DP590R，料厚1.2mm，出件后回彈嚴重，四角回彈區(qū)域在檢具上的S 面間隙超差，中部翻邊面不平正回彈，總成激光焊接間隙超差，如圖1 所示，直接影響整個車架總成的焊接尺寸，屬于整車安全不可接受缺陷。

圖1 前副車架上部主體件回彈示意圖

前副車架上部主體件回彈成因分析

我們在成因分析時，首先確認工藝設計合理性，再通過掃描分析，確認起皺對回彈的影響，確認最終產(chǎn)品變化趨勢，結合試制出件狀態(tài)，考慮實際出件狀態(tài)，分析變化趨勢，確定影響因素。

⑴工藝分析。工藝排布設計中，為了更好的保證制件的形狀與尺寸滿足設計要求，拉延模具設計成淺拉延結構，修邊為一次性外部修邊完成，翻邊整形同時進行，各個角度沖孔分為兩序完成，左右兩側對稱，前后兩側不對稱。

⑵實際出件掃描分析。實際出件掃描分析中，從正面狀態(tài)可以看出左右兩側正成形存在負向的回彈，反成形存在正向的回彈，且左右側不對稱；前后側正成形回彈方向不一致，且前后不均勻，如圖2 所示，不對稱的回彈會有扭曲趨勢，四角回彈狀態(tài)將不一致。

圖2 掃描分析中主體件正面狀態(tài)示意圖

實際出件掃描分析中，從側面狀態(tài)可以看出中部反成形存在正向的回彈，且不對稱，前后側正成形回彈方向不一致，且前后不均勻，如圖3 所示，不對稱的回彈會有扭曲趨勢，四角回彈狀態(tài)將不一致。

圖3 掃描分析中主體件側面狀態(tài)示意圖

⑶試制件成形分析中，為了能夠利用簡易工裝壓出可以焊接試制的制件，以成形模具為胎模進行壓制，選用材料為DP590R，并采取封閉成形，來控制試制零件回彈。如圖4 所示，簡易工裝在慢速油壓機上階段性成形制件，定型比較穩(wěn)定，但是左右兩側中部位置存在褶皺。

圖4 試制中主體件成形狀態(tài)示意圖

⑷量產(chǎn)模具實際出件分析中，為了能夠利用標準工裝壓出可以匹配裝車的制件，用拉延模具進行壓制，選用材料為比DP590R 成形性更好的TRIP600，并采取封閉成形，來控制試制零件回彈，零件初期出件，中間特征圓角區(qū)域開裂，增加階段補料的工藝切口后，開裂消除，如圖5 所示，標準工裝在慢速油壓機上一次性成形制件，定型比較穩(wěn)定，但是兩側中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域出現(xiàn)起皺。

圖5 實際主體件成形狀態(tài)示意圖

由于前副車架上部主體件本身就屬于復雜成形件，再使用高強度板進行沖壓，工藝排布上必須要合理，并且要有可以進行補償?shù)恼喂ば颉嶋H出件后進行掃描分析，通過數(shù)據(jù)可以看出，由于造型復雜，成形深度相差較大，四角的回彈狀態(tài)并不均勻，并且無論是試制件還是實際出件左右兩側中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域都存在起皺現(xiàn)象，位置一致對應。既然產(chǎn)品造型存在不對稱，四角造型深度不一致，就要充分考慮成形不均勻導致的局部成形不充分。既要保證左右兩側中部表面成形充分無褶皺，又要保證四角成形回彈穩(wěn)定，產(chǎn)品造型必須進行優(yōu)化，在保證工藝通過性的前提下進行合理的造型修改；在定型穩(wěn)定的前提下，對拉延模具進行合理的回彈修改。并根據(jù)工藝排布中各個工序的影響進行合理的研磨符型，保證全序出件不發(fā)生強行變形的假象回彈現(xiàn)象。

對策實施及確認

整體方案

前副車架上部主體件回彈扭曲調(diào)試時，考慮產(chǎn)品造型影響，確定拉延模具回彈修改方向，消除翻邊整形模具回彈影響因素，在保證各個工序不發(fā)生強行變形的前提下，進行必要的工藝和模具修改，具體見表1。

表1 回彈扭曲調(diào)試方案匯總

一階段方案實施并確認

⑴拉延回彈補償設計。掃描數(shù)據(jù)顯示的偏差，依據(jù)TRIP600高強板的回彈系數(shù)(550MPa≤抗拉強度≤650MPa 的高強板回彈補償值取“回彈值的1.3 ～ 1.5 倍)，計算得出回彈修改量，生成新的加工數(shù)據(jù)。

⑵ 拉延模具更改并出件確認。將拉延模具凸模立壁型面補焊，按照新數(shù)模加工，上模凹模鑲塊退火后，加墊片按新數(shù)模加工，壓邊圈保持原狀態(tài)不更改，如圖6所示，驗證出件四角S面間隙量控制在0.75mm以內(nèi)，但是四角回彈量不均勻。

圖6 拉延模具回彈補償修改并出件確認示意圖

拉延模具根據(jù)新的加工數(shù)據(jù)進行數(shù)控加工，拉延模具調(diào)整后要出件確認，四角S 面間隙量穩(wěn)定在0.75mm 以內(nèi)，未達到數(shù)據(jù)要求，前側左右兩角與后側左右兩角回彈量不一致，需要將四角S 面間隙量偏差做到非夾緊狀態(tài)下0.20mm 以內(nèi)。

二階段方案實施并確認

⑴產(chǎn)品造型更改消除立壁褶皺。針對兩側中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域的起皺現(xiàn)象，在保證左右兩側中部表面成形充分，四角成形回彈穩(wěn)定的前提下，對產(chǎn)品造型進行優(yōu)化，增加三條吸塑筋，提高回彈穩(wěn)定性，如圖7 所示，產(chǎn)品造型增加三處吸塑造型。

圖7 主體件產(chǎn)品增加吸塑造型設計示意圖

⑵拉延模具更改并出件確認。拉延模具凸模立壁型面補焊，按照新數(shù)模加工，上模凹模直接按照新數(shù)模加工，如圖8 所示，驗證出件四角S 面間隙量合理在0.20mm 以內(nèi)，但是四角定位孔中心出現(xiàn)0.75mm偏移量。

圖8 主體件拉延模具新增型面修改并出件確認示意圖

完成修改后，拉延模具造成的四角S 面回彈已經(jīng)穩(wěn)定的控制在0.20mm，成品件出現(xiàn)孔位偏移0.75mm，左右兩側狀態(tài)對應一致，這個時候可以考慮整形模具的因素，并進行相應的模具型面修整。

三階段方案實施并確認

拉延模具回彈修改后拉延件回彈已經(jīng)非常接近理論狀態(tài)，但是批次出件仍有部分負回彈，所以對整形模具的上模型面圓角進行適當?shù)男拚瑏硐文＞咝兔鎸χ萍慕腔貜椀母缮纥c，如圖9 所示。

圖9 主體件整形模具型面圓角修整并出件確認示意圖

調(diào)試至此，整形模具造成的回彈量變化已經(jīng)消除，非夾緊狀態(tài)下四角S 面間隙量已經(jīng)穩(wěn)定的控制在0.20mm 以內(nèi)，孔中心偏移控制在0.3mm 以內(nèi)，成品件批次回彈穩(wěn)定，數(shù)據(jù)合格穩(wěn)定，四角狀態(tài)對應一致。接下來可以進行翻邊不平且正回彈的修改。

四階段方案實施并確認

⑴翻邊模具回彈補償設計。前副車架上部主體件翻邊翹曲回彈，激光焊搭接間隙為0.20mm，超差0.30mm，在保證四角數(shù)據(jù)不變的前提下，對翻邊模具進行反向造型的回彈補償設計，針對拉延成形完成一半深度，翻邊成形完成一半深度的設計，回彈對應的翻邊模具凸模立壁增加一條造型筋，反向造型補償進行回彈校正。反向造型區(qū)域翻邊間隙計算按照0.228 的數(shù)據(jù)進行反向造型的補償設計，模具本體補焊數(shù)控修改區(qū)域按照0.20mm 進行造型高度設計，模具鑲塊加墊數(shù)控修改區(qū)域按照0.20mm+0.05mm(擠壓緩沖量)=0.25mm 進行造型高度設計，造型寬度根據(jù)立壁彎曲區(qū)域寬度設計。

⑵翻邊模具修改并出件確認。翻邊模具凸模立壁兩側型面補焊，按照新數(shù)模加工，立壁中部型面鑲塊加墊后直接按照新數(shù)模加工，驗證出件翻邊立邊翹曲回彈消除。至此制件整體出件狀態(tài)穩(wěn)定，經(jīng)過產(chǎn)品造型修改、兩側拉延回彈修改、整形模具符形修整、翻邊翹曲回彈修改，制件所有回彈區(qū)域狀態(tài)穩(wěn)定，四角回彈數(shù)據(jù)基本一致，達到?jīng)_壓單件數(shù)據(jù)要求。修改過程即保持了批次出件穩(wěn)定性，又保證了激光焊接質(zhì)量，同時保證了整車安全性，如圖10 所示。

圖10 主體件出件穩(wěn)定且總成焊接質(zhì)量合格示意圖

結束語

通過復雜成形高強板回彈扭曲控制方法的研究，可歸納出高強板制件成形后回彈扭曲的調(diào)試思路：“合理的拉延回彈補償、合理的整形符型消除強行變形、合理的翻邊回彈補償”。通過該思路可以很好的解決復雜成形高強板零件回彈扭曲問題，該思路簡單易懂、清晰明了，可以有效的指導高強板零件調(diào)試。

作者簡介

趙鋒

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高級技師，從事沖壓工藝與模具工作，主導完成車身外覆蓋件表面質(zhì)量優(yōu)化的模具型面過A 面補償方法的研究與應用，成為沖壓核心技術，相關規(guī)范列入公司標準，公開專利5 項、專有技術5 項。

——來源：《鍛造與沖壓》2021年第6期