高强板汽车覆盖件模具反折成型制造方法探索

高强板汽车覆盖件模具反折成型制造方法探索

王磊 石炳欣

鹤壁天淇汽车模具有限公司 河南 鹤壁 458030

伴随我国汽车工业的飞速发展，已经逐渐走向了国际高端，在此情况下，对车辆性能和能耗要求都提出了更高的要求，特别是限碳要求的推进，让车辆的轻量化边的尤为重要，高强度、高性能和低重量成了车辆的一个重要要求，在此情况下，高强板作为理想的轻量化材料也得到广泛的应用。高强板在普通钢板的基础上加入了其他金属或合金等特殊元素，通过特殊工艺加工而成，具有更高的强度和力学性能。高强板具有较低的屈强比、较好的应变分布能力和较高的应变硬化特性，因此其回弹量波动小，碰撞特性和疲劳寿命更佳。高强板能有效减轻汽车车身重量，降低油耗和排放，符合汽车工业节能减排的发展趋势。在安全性方面，高强板可以在保证车身强度的同时，提升汽车的碰撞安全性。同时，虽然高强板材料成本可能略高于普通钢板，但因其轻量化效果，可以在整车制造中减少材料用量，从而降低总成本。因此，高强板在汽车覆盖件制造中因其材料成本低、强度和力学性能优异而备受青睐。相比普通汽车板材，高强板能显著减轻车身重量，通常可减少30%-60%的重量，这对于实现汽车的轻量化和节能减排具有重要意义。轻量化不仅能大幅度节能，还能提高汽车的碰撞安全性和整体性能。

高强板在汽车覆盖件中得到重点青睐的原因主要有以下几点：

1、推动汽车产业转型升级：高强板的应用有助于提升汽车产品的技术含量和附加值，推动汽车产业向高质量发展。

2、实现节能减排目标：轻量化是节能减排的重要途径之一，高强板的应用有助于实现这一目标。

3、提升汽车国际竞争力：采用高强板等先进材料和技术，可以提升我国汽车产品的国际竞争力。

虽然明显的优势让高强板获得了汽车行业应用的广泛关注，但他的材料成型的难点也让高强板的应用范围受限严重，因其材质属性的关系，高强板的成型难度较大，在很多复杂或者狭窄深腔零件制造时结果不可预料性增强，严重限制了高强板的应用，其主要成型难点有以下方面；

1、回弹大：高强板在成型后容易出现较大的回弹现象，导致最终形状与预期不符。

2、扭曲：由于材料性质，高强板在成型过程中容易发生扭曲，影响覆盖件的精度和外观。

3、冷作硬化：高强板在冷作过程中容易硬化，形成冷作圆弧，增加成型的难度。

4、其他问题：如材料利用率低、生产周期长、成品率低等。

因以上原因，带来了质量、成本、市场竞争力等系列问题。在质量方面：回弹、扭曲和冷作硬化等问题会严重影响汽车覆盖件的质量，降低产品的合格率和用户满意度。在成本方面：由于生产周期长、成品率低等问题，会增加制造成本和浪费资源。在市场竞争力方面：质量问题会削弱产品的市场竞争力，影响企业的品牌形象和市场份额。

探索一种可以解决高强板冷冲压成型难点的方法，可以高质量、短周期、低成本的制作高强板汽车覆盖件，将会推进高强板的应用范围，助力汽车工业发展，为此，我们经过试验和探索，总结了一种高强板汽车覆盖件反折弯成型制造方法，推进对高强板成型的深度探索，其方法如下.

反折弯成型是一种针对高强板汽车覆盖件模具的特殊制造工艺，其详细步骤包括：

1，工艺立面及滑移分析；以产品型面为基础，做工艺补充并进行CAE分析，计算扭曲回弹区域及走料长度，对回弹大及走料距离大的区域进行提取，同时以数型冲压方向的几何中心为中心，以数型深腔趋势最长项为轴向，建立成型中轴线，以中轴线为轴，以冲压方向为参考方向，建立深腔投影面，然后标记与冲压方向夹角小于45度，在深腔投影面上投影长度大于30mm的曲面及趋势连贯，起伏高度不超过5mm的连续曲面，完成立面及滑移分析和缺陷空间的提取。

2，缺陷空间细分，以步骤1提取的缺陷空间为基础进行整体缺陷空间细分，首先提取占总面积10%以上大面积连续的缺陷空间区域定为1类区域，将面积大于总面积5%以上且CAE分析运算回弹扭曲严重的区域定义为2类区域，其他区域定义为3类区域，对于1类区域，以最大回弹区域的起始区为中心，以回弹区域的趋势方向为方向，建立连线，作为波浪参考线；以滑移量最大区域成型圆弧为中心，沿滑移方向标记圆弧，作为调整圆弧参考面；对于2类区域，选取曲面面积大于0.2平方米的区域按照1类区域方式提取波浪参考线和调整圆弧参考面，小于面积范围的提取曲面回弹成型圆弧作为光顺参考圆弧；3类区域细分为两组，一组为整体CAE分析回弹扭曲趋势相近区域，按趋势走向建立波浪参考线，另外一组为差异性区域，不作处理。

3，成型圆弧扩大化；成型圆弧扩大化是对回弹量大及滑移量大的区域进行的光顺化处理，目的是通过放大圆弧来减少冷作硬化造成的回弹扭曲和成型的不确定应力造成的回弹扭曲；主要操作如下：

调整圆弧参考面圆弧放大，调整圆弧参考面的圆弧放大仅在有后续整形工序的区域进行，无整形的区域不放大，放大采用渐变模式；

渐变拉延筋；渐变拉延筋即根据调整圆弧参考面的走向和中点对临近区域的拉延筋做渐变处理，主要为弥补调整圆弧放大后造成的成型材料流入量增大问题和等宽拉延筋锁料无法根据走料情况变化锁料力的问题。

4，中位波浪及调试预留；中位波浪主要是针对高强板材料成型滑移过程将材料冷作硬化，以及成型回弹问题造成型面不规则变形，进行的工艺纠正处理，其原理为对该区域做凸起圆弧，以便在成型过程中凸起圆弧对回弹区域做反向折弯纠正

5，防硬化让空；防硬化让空是在中位波浪周边区域，对模具的凸模做让空处理，以此降低紧密贴合拉延造成的冷作硬化和滑移线、积削瘤，主要方式为：以曲边下边缘为终点，以中位波浪下边缘为起点，对中间区域的模具凸模部分做渐变让空处理，从起点到终点让空量做0-让空值的渐变，凹模保持原数型不变，让空值为：让空值=中位波浪高*0.4.

6，波浪整形；波浪整形为对回弹扭曲变形较大的汽车覆盖件如梁、边梁、深腔加强板类进行侧整形处理，波浪整形选取侧整形模式，制作多条小波浪，通过M型连续反折弯对变形区进行强整形，以折弯点的形式消除回弹和扭曲；

7，程序编制及数控加工，在正常模具制造过程中，模具的凸凹模用同一数型加工，但本专利因存在防硬化让空，凸凹模不一致，以此选用不同数模进行程序编制，数控机床加工按正常的高精模具加工方式进行加工即可；

结论

高强板汽车覆盖件模具反折成型制造是一种有效的解决高强板成型难点的技术手段。通过合理的工艺设计和严格的制造过程控制，可以显著提高汽车覆盖件的质量和成品率。同时，该技术的应用也有助于推动汽车工业的高质量、低成本、节能减碳发展。因此，在未来的汽车制造中，高强板及其反折成型制造技术将具有广阔的应用前景和发展空间。