1 工艺方案确定及零件成形 CAE 分析

后地板材料为 SPCEN，料厚为 0.7 mm，屈服强度为 210 MPa、抗拉强度为 270 MPa，断后伸长率为 40%。A 车型后地板特点是中间备胎安装处凹造型深 240 mm，周圈法兰较大，如图 1 所示，拉深深度为 250 mm 左右；B 车型后地板备胎安装处凹造型深 230 mm，拉深深度为 240 mm 左右，如图 2 所示。此类零件的造型特点是成形深度深，造成一次拉深成形困难，且由于法兰面较大，材料不易向零件中部流动，中间凸包的侧壁减薄会严重，开裂风险大；若周圈法兰面进料较多，会产生起皱，且难以解决。

后地板的拉深工艺有 2 种方案，一种是凸模轮廓线放在法兰面内侧，即中间大凸包侧壁与法兰面大交角处（见图 1 中白线处）；另一种是凸模轮廓线放在法兰面以外。根据以往经验和讨论，考虑零件端头落差大和刚性问题，采用模口线（见图 1 中黑线处）在外侧，保证零件大平面强度；同时考虑成形后期进料需要，零件后部翻边处采用半包的拉深形式，既能在成形前期控制进料，又能在成形后期补充进料。零件冲压工序为 OP10 拉深、OP20 修边冲孔、OP30 翻边整形。采用 AutoForm 软件对工艺补充数据进行成形性分析，经多次分析调试，最终 A 车型的成形性分析结果如图 3 所示，B 车型成形性分析结果如图 4 所示。

图 3 A 车型后地板 CAE 成形分析

图 4 B 车型后地板 CAE 成形分析

2 A 车型后地板首轮调试后的拉深状态

在 A 车型后地板进行首轮调试出件时，零件出现开裂和起皱问题。在实际验证时，按反馈零件的问题更改后调试现场出件效果仍不理想，当保证零件法兰面起皱较少时，则需要加大压边力，以控制材料流动，但会造成拉深成形局部开裂严重，如图 5、图 6 所示；当保证零件拉深时不开裂，需要加快材料流动，则需要降低压边力、减小坯料尺寸和拉深筋阻力；零件法兰面及顶面局部起皱明显，则需要适当加大拉深筋阻力，如图 7、图 8 所示。开裂和起皱难以达到平衡，且出件状态不稳定，对材料放置位置较敏感。

图 5 A 车型后地板侧壁开裂

图 6 A 车型后地板圆弧立壁处开裂

图 7 A 车型后地板圆弧处起皱

图 8 A 车型后地板顶面起皱

3 A 车型后地板问题产生原因及调试方案

为解决起皱和开裂问题，放大了零件中间凸包处侧壁的夹角和凸包处的凸凹模圆角，缩短零件内线长度，尽量减小成形难度，零件更改后造型如图 9 所示，同时在顶面起皱处的工艺补充区域增加吸料筋，以解决此处叠料问题。为控制大法兰面的起皱，更好地调节拉深过程中均衡进料，根据成形时的材料流向（见图 10），延长第一道拉深筋，增加拉深筋阻力，更改后拉深造型如图 11 所示。更改后零件起皱问题得到了一定改善，但是状态不稳定，起皱时好时坏，还有局部开裂的情况发生，如图 12 所示。为了提高零件成形状态的稳定性，在零件以外型面增加了凹型筋来改善起皱问题；为了解决后侧大包处开裂、隐裂问题，将前侧拉深筋降低，减小拉深阻力，使零件前侧进料量尽可能多，如图 13 所示，实际验证效果较好，起皱改善明显，A 车型后地板更改后出件状态如图 14 所示。

图 9 A 车型后地板更改后造型

图 10 A 车型后地板材料流向

图 11 A 车型后地板更改后的工艺补充

图 12 A 车型后地板更改后局部开裂

图 13 A 车型后地板拉深筋及零件优化

图 14 A 车型后地板更改后出件状态

A 车型后地板经过多轮调试和验证后，零件已满足品质要求，但是调试结果和 CAE 分析结果相差较大，在工艺前期的 CAE 分析中起皱和开裂都不明显，均可以接受，而在调试中起皱和开裂严重，CAE 分析难以拟合到车间调试状态，所以后期调试中 CAE 分析对车间调试的指导意义不明显，只能分析大致趋势，需要根据现场实际情况调整调试思路。

4 B 车型后地板首轮调试后状态

在 B 车型后地板首轮调试出件时，零件凸包两侧及后侧立壁出现了开裂，两侧法兰面出现起皱，如图 15~ 图 18 所示，零件左右两侧立壁开裂略小（见图 16），后侧立壁开裂较大（见图 17），法兰面两侧边缘起皱（见图 18）。

图 15 B 车型后地板首轮调试件

图 16 B 车型后地板侧壁开裂

图 17 B 车型后地板后侧立壁开裂

图 18 B 车型后地板两侧起皱

5 B 车型后地板问题产生原因及调试方案

为了消除零件左右两侧开裂，适当放大零件特征圆角，减小零件两侧开裂处的线长度与成形阻力；为了消除下法兰外侧及凸模外轮廓对应处波浪、起皱（见图 18），适当加大起皱处拉深筋阻力；为了消除零件后侧立壁开裂，尽量加大前端进料量，将坯料后移 5 mm，前端坯料相对减小，进料阻力变小后，坯料更容易流动，并将后侧立面开裂处零件特征圆角加大 10 mm，减小线长度，以上优化如图 19 所示。按以上调整优化加工模具后，B 车型后地板出件状态如图 20 所示，零件前端立壁、上平面和下平面有起皱缺陷。为了消除起皱，在起皱相应位置处增加吸皱包和凹筋特征来增加线长度，以吸收起皱处的多余材料，

图 19 B 车型后地板拉深筋及局部特征优化

图 20 B 车型后地板优化后出件状态

零件特征更改如图 21 所示，依此优化后数据加工拉深模，零件出件状态改善明显，如图 22 所示，顶面修边线以内区域平面平整，无起皱（见图 23），下法兰起皱明显改善，翻边整形后的 B 车型后地板如图 24 所示，最终成形零件无开裂、起皱，表面质量良好，满足零件设计和现场使用要求。

图 21 B 车型后地板局部增加特征

图 22 局部增加特征后出件状态

图 23 B 车型后地板优化后情况

图 24 B 车型后地板翻边整形后状态

▍原文作者：韩晓林 1 虎春刚 2 王志强 1 张建军 2

▍作者单位：1. 北京汽车研究总院有限公司 2. 北京比亚迪模具有限公司