基于Autoform的汽车门背板成形仿真分析

魏绍东^1,2，朱浩³，肖宝亮^1,2，吕博^1,2，陈炜煊^1,2，桑贺^1,2

(1. 首钢集团有限公司技术研究院京唐技术中心， 北京 100043；2. 绿色可循环钢铁流程北京市重点试验室， 北京 100043；3. 上海汽车集团股份有限公司质量保证部， 上海 200040)

摘要：基于Autoform有限元仿真分析软件，对汽车门背板冲压过程中孔边缘冲压开裂原因进行分析，孔边缘减薄率较大是引起汽车门背板孔边缘冲压开裂的原因。为此，分别调整压边圈冲程、孔半径、孔间距和孔向上偏移量，分析其对冲压过程中孔边缘减薄率的影响。结果表明，增加或减小压边圈冲程、减小孔半径、增加孔间距和孔向上偏移量均有利于汽车门背板孔边缘减薄率的改善；调整孔半径和压边圈冲程对汽车门背板孔边缘减薄率影响较大，而调整孔间距和孔向上偏移量对孔边缘减薄率影响较小。结合现场实际情况，将孔半径由40 mm调整为30 mm，试冲压后汽车门背板孔边缘冲压开裂问题得到有效解决。

关键词：冲压； 汽车门背板； 冲压开裂； 有限元分析； 优化

1 引言

钢铁材料一直是汽车的主要材料之一，随着轻量化、节能减排和成本要求的提高，高强钢在车身上的应用越来越广泛，但对于发动机罩和门背板等覆盖件用材仍以低强度和高断后伸长率钢材为主，以满足复杂成形需求。门背板是典型的汽车覆盖件，此类薄板冲压件因面积大、厚度薄和成形复杂，在成形过程中常出现局部冲压开裂和起皱的情况。影响冲压开裂的因素众多，主要包括零件的形状和尺寸、成形工艺、材料性能、模具状况以及润滑条件等。传统解决冲压开裂问题的方法大多根据经验进行反复修模和试模，不仅成本较高，且影响生产效率。随着板料成形仿真技术的提高和有限元理论的完善，通过仿真技术解决冲压成形过程中冲压开裂和起皱等问题的方法在工程中得到了广泛应用。韩龙帅等将有限元仿真分析与网格应变测量试验相结合，从材料性能、成形工艺和局部工艺补充设计等方面对车门内板零件邻近区域的冲压开裂和起皱问题进行了优化分析。万影影等利用Dynaform软件对某新型卡车后围板进行成形模拟，并对其成形工艺参数和模型进行必要的优化，避免了冲压开裂等缺陷的产生。孟超等对某车型汽车顶盖外板冲压成形过程进行有限元仿真，并对仿真结果进行分析和优化。申丹凤等针对汽车左侧围内板进行成形仿真，通过调整压边力、拉延筋、摩擦因数以及开设工艺切口，定量地给出了拉延成形过程中的工艺参数，为实际生产提供参考。本文针对某汽车门背板冲压成形过程中孔边缘冲压开裂问题，基于Autoform有限元仿真分析软件，研究不同冲程和孔径等参数对门背板孔边缘减薄率的影响，以期为模具结构和冲压成形工艺的优化提供参考。

2 精选图表

3 结论

(1)孔边缘减薄率较大是引起汽车门背板冲压成形过程中孔边缘冲压开裂的原因。

(2)在材料的力学性能和成形极限曲线不变的情况下，增加或减小压边圈冲程、减小孔半径、增加孔间距以及增加孔向上偏移量均有利于汽车门背板孔边缘减薄率的改善。

(3)调整孔半径和压边圈冲程对汽车门背板孔边缘减薄率影响较大，而调整孔间距和孔向上偏移量对孔边缘减薄率影响较小。