轻卡前面罩CAS面冲压成形分析及优化

王乐勇，陈鹏程，孙伯乐，赵 博

（潍柴动力股份有限公司，上海 201114）

1 引言

在车身设计阶段，对冲压件进行计算机成形模拟仿真，根据仿真结果，判断外板的冲压工艺可行性，对外板提出优化建议。成形模拟仿真分析目前在解决外板冲压开裂、起皱等问题上应用广泛。本文介绍了成形模拟仿真分析，在陕汽轻卡某车型前面罩外板冲压成形分析及外板优化上的应用。

2 外板分析及拉伸模型的建立

前面罩CAS 面数据如图1 所示，材料初定DC04，板厚为0.8mm。由于规划模具按50万台份开发，初定冲压工艺流程为3 道工序：拉伸→修边冲孔→翻边。工艺补充面，如图2所示。

图1 前面罩CAS面数据

图2 工艺补充面

3 拉伸工艺参数设置

料片长方形料，尺寸为1,350×510mm，料片在压边圈上布置如图3 所示。拉伸深度为31mm，压边圈行程35mm，如图4 所示。压边力设定为1,200kN，摩擦系数设定为0.15。

图3 料片在压边圈上布置

图4 压边圈行程设置

4 拉伸成形模拟分析及外板优化

图5 拉伸模拟分析结果

A处标志牌沉台侧壁开裂（见图6）。开裂原因分析如图7左图所示，标志牌沉台凸模圆角半径R1、凹模圆角半径R2、面罩的凸模圆角R3都是3mm，且标志台沉台的拔模角只有5°，造成拉伸时圆角半径过小，造成材料流入困难引起的拉裂。由于前面罩的料厚为0.8mm，拉伸凸模圆角半径要大于6mm，因此将凸模圆角半径R3加大到7mm。同车身设计人员研究沉台侧壁的拔模角可加大到20°，沉台的凸模圆角半径R1可加大到5mm，凹模圆角半径R2可加大到7mm。同时发现沉台下部可适度抬起4mm，使成形过渡平缓避免尖点处开裂。具体修改建议如图7右图所示。

图6 A处缺欠

图7 A处原因分析及修改建议

经过几轮外板优化，最终的外板如图8 所示。沉台侧壁的拔模角加大到20°，凸模圆角半径R3加大到7mm，沉台的凸模圆角半径R1加大到5mm，凹模圆角半径R2加大到7mm 拉伸分析结果，沉台下部隆起4mm 高的筋。拉伸模拟分析结果如图9 所示。拉伸开裂已将解决。

图8 最终外板

图9 最终外板分析结果

5 总结

通过前面罩CAS面的冲压成形分析及优化，总结如下：①拉伸模凸模圆角半径要大于6mm；②在车身覆盖件的设计添加沉台时，要注意成形性，沉台的圆角半径及侧壁拔模角要尽可能加大，同时注意型面过渡要平缓，避免急剧变化造成开裂。

通过有限元软件进行冲压成形模拟分析，可以早期发现制件缺欠，及时优化制件结构，可缩短工装调试周期，降低工装开发风险和成本。