作者：吴雄伟，杨建，李钊文，谢国文，覃显峰，尤彬波（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院）
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以某车型机盖内板为研究对象，基于Autoform分析结果，比较几种机盖内板成形工艺方案，总结不同工艺方案优缺点，得出一种合理的降本工艺方案模型，并通过实际生产验证制件的成形性及尺寸精度，为后续新车型机盖内板工艺设计提供参考，降低车型开发成本。
关键词：机盖内板；降本；工艺；Autoform
1引言
随着汽车行业的发展，各车企对汽车制造成本从单件到总成的管控越来越精细化。冲压件作为白车身的重要组成部分，有效的降低冲压件成本，对降低整车制造成本效果十分显著。
因此，行业内也掀起一股研究冲压件降本的潮流。余敏等研究了侧围外板工序优化降本方案[1]；林通等研究了优化材料牌号的降本方案[2]；冯芬艳等研究了冲压件原材料降本优化方案[3]。
本文以某车型机盖内板为研究对象，排布工艺方案，基于Autoform分析软件，构建工艺模型，仿真分析对比多种工艺方案，并实物验证可行的降本模型。
2工艺排布
机盖内板结构简单，内部侧壁角度较大，成形性较好。如图1所示。
图1机盖内板详细结构图
为了减少废料刀的使用，降低切削加工过程产生的铁粉量，工艺方案制定为4工序冲压。
详细工艺可排布为：①OP10：拉伸→②OP20:修边+侧修边+冲孔→③OP30：修边+侧修边+冲孔+侧冲孔→④OP40：修边+整形+冲孔，如图2所示。
图2详细工艺方案排布图
基于品质需求，后工序内容基本一致。本文重点论述拉伸工序工艺方案对降本的影响。
机盖内板拉伸工艺方案有3种：
（1）方案1：闭口拉伸方案。
按照以往生产经验，机盖外板常采用常规闭口拉伸工艺方案。3D工艺模面，如图3所示，影响成本关键点（即影响材料利用率关键点）为圆圈处所示位置。详细截面图如图4所示。
图3闭口拉伸工艺模面图4闭口拉伸关键点截面
（2）方案2：开口拉伸方案。
为提升材料利用率，降低生产成本，控制影响材料利用率关键点的材料尺寸，基于闭口拉伸工艺方案基础进行工艺模面优化，调整边界工艺补充，得出开口工艺模面如图5所示，详细截面如图6所示。
图5开口拉伸工艺模面图6闭口拉伸关键点截面
闭口拉伸及开口拉伸根本区别在于，影响率用率关键节点位置，制件成形是否包围后端工艺补充面。
（3）方案3：浮动压板拉伸方案。
与常规工艺思路不同，为最大化的优化关键点材料流动，保证制件成形性。影响材料关键点区域增加上压板，采用氮气缸做压力源，减小坯料尺寸，加大进料阻力，控制材料流动，从而降低材料成本。工艺面如图7所示，截面如图8所示。
图7浮动压板拉伸工艺模面图8浮动压板拉伸关键点截面
3模型搭建
依据上述方案分析，分别搭建机盖内板3种不同拉伸工艺方案,导入Autoform软件，创建CAE分析模型，工具体分别如图9、图10及图11所示。
图9闭口仿真工艺模型
图10开闭口仿真工艺模型
图11浮动压板拉伸仿真工艺模型
为保证统一基准比较，分析材料统一采用GCF钢板[4]，制件重6.18kg，详细材料曲线如图12所示。
图12GC材料曲线图
网格划分及详细参数设置如图13所示。
图13Autoform网格参数设置图
完成模型创建及网格划分设置后，提交计算，完成仿真分析。
方案1采用梯形料，双筋。坯料尺寸为：1,×1,mm；材料利用率约为：59.5%。成形后，前端几乎不进料，后端关键点位置进料约35mm，左右侧最大进料约10mm，整体拉伸较为充分，坯料及成形云图如图14所示。
图14方案1坯料及成形FLD图
方案2采用梯形料，双筋。坯料尺寸为：1,×1,mm；材料利用率约为：61.9%成形后前端几乎不进料，后端关键点位置进料约20mm,左右侧最大进料约17mm,局部制件区域拉伸不充分，有增厚及尺寸精度不良趋势。坯料及成形云图如图15所示。
图15方案1坯料及成形FLD图
方案3采用方料，单筋。坯料尺寸为：1,×1,mm；材料利用率为：62.6%。
成形后前端几乎不进料，后端关键点位置进料约7mm,左右侧最大进料约19mm。整体拉伸较为充分，拉伸状态与方案1基本一致，坯料及成形云图如图16所示。
图16方案1坯料及成形FLD图
4浮压结构及实物验证
从工艺及CAE仿真综合看，方案3浮动压板工艺，成形性及材料利用率是最优解。
4.1模具结构
当前浮动压板工艺应用较少，生产稳定性需进一步验证。基于稳定性需求，开发模具进行生产验证。
方案3比方案1和方案2需多增加上模40t氮气缸压力源，以最大氮气缸10t每个计算，需增加4个氮气缸。模具结构如图17所示。
图17浮动压板拉伸模结构
4.2冲压调试
以CAE仿真工艺生产参数为参考，设定压机基准压力t参数进行调试取件。因左右端筋条阻力过小，材料流入与CAE分析有约10mm左右偏差。前后端关键区进料与CAE分析基本一致，后端中部流料多。最终板料尺寸为1,×1,mm，实际率用率为61.9%。
压边力上浮10%，即T冲压取件，制件成形性较稳定，无开裂起皱。
取件状态如图18所示。
图18现场调试制件图
4.3品质检测
为了进一步验证制件尺寸精度，冲孔切边完成后，制件贴模进行自由状态下蓝光扫描，并输出扫描结果与数模对比回弹偏差云图。如图19、图20所示。
图19实物贴模扫描图
从图20可以看出，关键区域及制件内部大面回弹基准在±0.5mm之内。左右侧最大回弹约2mm左右，后端中间位置最大回弹约2mm左右。与常规方案首次取样状态基本一致，后续通过型面研磨，增加筋条阻力调试，及局部型面补偿可以较好的解决该问题点，制件生产稳定性较好。
图20制件蓝光扫描云图
5结论
本文通过对比分析某车型机盖内板几种不同工艺方案，结合CAE仿真及生产验证得出结论如下：
（1）浮动压板工艺方案有效提升材料率用率，降低每车生产成本约3.6元。
在保证制件成形性及品质的情况下，采用浮动压板工艺，比常规工艺方案材料率用率提升约3%，成本每车节约约3.8元。
采用该工艺增加4个氮气缸制件及维修总费用约8万，40万产能计算每车成本增加约0.2元。
（2）仿真分析板料尺寸与实际生产有一定偏差。
因首轮调试，板料流入与实际仿真分析有偏差，导致坯料尺寸与实际分析有一定偏差，但在可调试的范围内，通过后期调试可解决该问题。
—TheEnd—
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