基于Autoform仿真模拟的某车型后地板材料优化

2018-10-22丁海涛

汽车实用技术 2018年19期

关键词：冲压件拉延制件

丁海涛

（陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

关键字：仿真模拟；材料牌号；生产成本

前言

随着国家经济的发展，商用汽车行业的竞争越来越激烈。要提高企业产品的市场竞争力，不仅要拥有良好的品质，而且要降低整车的制造成本。降低冲压件的生产成本是汽车车身制造部分降成本的关键。

材料牌号等级对材料价格的影响较大，材料牌号等级越高，材料价格就越高。因此，在满足制件成型工艺要求以及使用要求的情况下，尽可能使用低等级牌号材料进行加工。对于一些坯料尺寸以及工艺工序无法优化的，可以采取更换低等级材料牌号的方法开展冲压件降成本工作。

文章以公司某车型后地板冲压件为例，主要介绍使用Autoform软件对后地板冲压成型过程进行分析，对成型过程中出现的问题进行改进，最终生产出合格的零件，完成后地板材料牌号的更换优化，降低生产成本。

1 零件及工艺介绍

1.1 零件介绍

后地板是重型卡车驾驶室重要的结构零件，其与发动机罩、左/右地板以及纵梁搭接构成了卡车驾驶室白车身的整个地板总成。图1为某重型汽车的后地板零件数模。

该后地板零件零件长2260mm，宽度465mm，拉延深度为 38mm，零件结构造形比较简单，拉延深度较浅，对拉延工艺的要求不是很高。

1.2 生产工艺介绍

后地板的冲压生产工艺共有两序，第一序为拉延工序，第二序为修边冲孔工序，如图2所示。

图2

2 确定改进方案

后地板目前采用DC04牌号钢板，板材料厚为1.2mm，尺寸大小为 2370mm×580mm。为降低生产成本，初步确定采用价格较为便宜的DC01牌号板材代替DC04牌号板材生产后地板。

2.1 板料对比分析

下面对DC04和DC01两种板材的化学成分和力学性能进行对比分析。

化学成分对比，如表1所示。

表1

从表1中可以看出，DC01牌号板材的C、Mn、P、S等元素的含量略高于DC04，Alt（全铝含量）的要求相同。

力学性能对比，如表2所示。

表2

从表 2中可以看出，DC01牌号板材抗拉强度与 DC04要求一致，屈服强度高于DC04，断后伸长率低于DC04。因此，DC01牌号材料的塑性低于DC04，拉延工艺性较差。

以上指标对比均表明，DC01牌号板材成型性能较差。在用模具使用DC04板料能稳定生产出合格的后地板零件，但采用DC01板料能否生产出合格的后地板零件，仍需要进一步的工艺分析。

例 2 只有理想信念坚定，用坚定理想信念炼就了‘金刚不坏之身’干部才能在大是大非面前旗帜鲜明……[1]413

2.2 冲压成型工艺分析

冲压件的结构尺寸以及表面质量取决于零件拉延的结果，拉延工序的质量是否合格是能否生产出合格冲压件的关键。下面利用Autoform软件对后地板采用DC04和DC01两种板材的拉延的情况进行仿真模拟分析。

DC04板材分析结果如图3和图4所示。

从图3可以看出，制件仅存在轻微起皱趋势，图4为分析得到的FLD成型极限图，从图也可看出，制件无区域落入红色开裂危险区。因此，使用DC04材料加工后地板合理可靠。

图3

图4

DC01牌号板材分析结果如图5和图6所示。

图5

图6

从图5可以看出，制件局部加强筋圆弧处存在明显的开裂。从图6的FLD成型极限图也可看出，制件多处区域落入开裂危险区。因此，使用DC01牌号材料存在较大开裂风险。

2.3 确定改进方案

根据前期分析，使用DC01牌号板材生产后地板，拉延序制件局部圆角部位出现严重的开裂风险。

针对于制件局部存在隐裂以及开裂的问题，一般通过减小气垫压力、调低隐裂及开裂部位的拉延筋高度。由于DC01牌号板材的屈服强度大于 DC04，因此采用 DC01牌号板材拉延制件所需的成型力大于采用DC04板材拉延的成型力。因此不能通过减小气垫压力的方法解决制件开裂风险。

通过常规的方法不能解决开裂风险，因此，我们决定对后地板出现开裂风险部位的产品结构进行优化。增大冲压件的圆角半径可以减小板料在成型时流动的阻力，消除拉延开裂的问题。目前出现开裂风险部位的圆角大小为R4，后地板为白车身内部结构件，零件局部轻微改动不会影响零件后序的装配及使用。因此，我们决定将制件容易出现开裂风险部位的圆角由R4更改为R6。更改前后零件数模如图7和图8所示。