关于汽车前地板起皱现象的工艺改进

曾文

摘要：针对江铃汽车某车型前地板拉延工艺补充产生的起皱问题，从零件造型、模具结构及结合Autoform软件仿真模拟结果分析了该前地板起皱的产生原因，根据仿真分析及现场调试的结果提出了模具改善方案及一种新型的前地板拉延工艺，新的冲压工艺能够使该类型前地板起皱问题得彻底改善。

关键词：前地板；起皱；Autoform；冲压工艺

随着竞争压力的加剧，现在各大汽车主机厂对零件的生产要求及成本意识越来越高。模具生产是否高效，模具维修保养成本的高低，都成为冲压生产非常关注的指标。因此不断改进落后的模具工艺势在必行。基于此，以一前地板为例，通过Autoform软件仿真分析并结合现场调试结果，分析其工艺性问题，并提出改善的方案。

1 前地板拉延工序起皱问题及原因分析

1.1 起皱问题

如图1所示，该前地板端头工艺补充造型面起皱严重，已经产生叠料现象。模具在生产过程中型面很容易拉毛，然后导致零件发热积瘤，最终产生破裂，不得不停止生产抛光模具，造成了很大的停线损失和效率损失。但是抛光模具后生产也只能维持1个批次便需要再次抛光维护模具，耗费很多人力资源。

1.2 起皱原因分析

（1）零件造型分析：前地板零件造型成几字形，中间高高凸起，落差208mm。几字形零件在端头高点和低点过度急剧，且落差高，成型时材料流动量很多，很容易聚料，成型工艺性不好。

（2）模具结构分析：如图2所示，为了使几字形过渡平缓，模具端头工艺补充做了两个槛过渡，使几字形轮廓平缓过渡，模具压料面与模具凸模轮廓基本随型。工艺补充槛的两侧都会在比较早的时候触料，成型时对进料阻力要求控制均衡，否则很容易失稳起皱。由于零件深度很深，端头几字形顶部和底部都很容易开裂，这就要求有足够的材料流入補充开裂风险区域。为了防止开裂减小进料阻力是最常用有效的方法，材料流入量过多就容易起皱。

（3）仿真模拟分析：将模具模面导入Autoform软件中，建立模型，设置参数。

通过调整拉延筋参数，使板料收缩线与实际拉延件接近。Autoform中的起皱位置及状态都与实际基本一致。打开Autoform中主应变方向判断命令，在起皱区域存在很明显的压缩应变。起皱区域的材料流入量是最大的，由于材料流入过多，在该区域形成了多料，多余的材料受到压缩应变导致材料积聚造成了起皱和叠料。

2 改进方案

基于此，本文提出以下改进方案。方案一不能消除起皱问题但可以大大减少模具维护的频率，同时模具改动量很小；方案二能够彻底消除起皱问题但是需要重新开发模具，代价很高。具体改进方案如下：

2.1 改进方案一

端头起皱和开裂问题成为一个矛盾，控制起皱后零件容易开裂，要防止开裂起皱又难以避免。因为起皱部位在工艺补充型面上，属于废料区，后序将修边将会去除掉，只要不影响生产，能够减少模具的维护频次，起皱是可以被接受的。模具受力的主要部位在凹模圆角和凸模圆角，侧壁只在成型的后阶段才受力。因此可以将起皱区域对应的凹模侧壁部分放空使凸凹模间隙变大，减少凹模与零件的接触，以达到减轻模具拉毛的目的。现场经过多次调试，反复尝试侧壁间隙的放大量，在保证零件稳定成型的情况下，确认出最优的间隙。该方案取得了良好效果，零件可以连续生产5个批次以上不需要维护。

2.2 改进方案二

该类深拉延的几字形零件用以上拉延槛工艺补充难以解决起皱问题，只要端头做成封闭包围形式，无论怎样做工艺补充造型都会有起皱和开裂风险的矛盾。因此考虑使用敞开拉延工艺来解决起皱问题。将模具端头做长，要使板料长度小于凸模长度，零件平面造型区域设置压料，端头凸起部分不压料。

按此工艺建立模面，导入Autoform，调整参数后模拟结果。通过起皱评价标准可以看到起皱情况非常轻微，由于端头凸起部分做成敞开式拉延，材料没有受到压边圈的压料力，进料速度很快，落差最高的顶部和底部不会有开裂风险。这样零件平面造型部分就可以施加较大且均衡的进料阻力控制材料流入量，从而很好的控制了起皱问题。该工艺成功运用到了某改款车型的前地板开发中，调试效果非常好，彻底解决了端头起皱与开裂的问题。

3 结语

通过论文的分析，针对起皱原因结合Autoform仿真分析，找到了一种可以彻底解决几字形前地板起皱问题的方案。新的工艺方案成功运用到了后续车型前地板的开发，极大的提高了生产效率，减少了开发风险及模具维护成本。

参考文献：

[1]孟超，黄鹤辉，尹辉俊.基于Autoform的汽车顶盖外板有限元仿真及分析[J].机械研究与应用，10074414（2012）06001502.

[2]杨棣，朱志浩.轿车侧围外板表面起皱现象的工艺改进[J].组合机床与自动化加工技术，10012265（2002）08007602.