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实战篇之----车身覆盖件常见缺陷及分析（2）【启飞专业知识系统分享冲压07】

2017-09-18220作者：启飞汽车设计

2 起皱和叠料

2.1 缺陷描述

起皱的主要原因是局部板料受压引起失稳和材料流向不均引起局部材料堆积而产生起皱。产生起皱有以下几个方面：

1）制件的冲压工艺性差，冲压方向和压料面形状确定不当，很难控制材料的流动速度，引起皱纹。
2）压料面的进料阻力太小，进料过多而起皱。这时可调节外滑块压力或改变拉深毛坯局部形状，增加压料面积来消除，或局部增加拉深筋来增大进料阻力。
3）压料面接触不好，严重时形成里松外紧。材料通过外紧区域后压料圈就失去压料作用，造成进料过多，产生起皱。这时要重新研磨压料面，保证全面接触，允许稍有里紧外松。
4）润滑涂油过多。
5）外滑块调整不当，造成倾斜，使各处压料面压力不均，松动的地方易起皱。

憋说话，上图上图（ ↓ ↓ ↓）

图5 起皱原因及解决办法

图6 起皱细节

图7 起皱形式

3 回弹

回弹是冲压成形中不可避免的一种物理现象。板料在冲压成形时发生的变形由弹性变形和塑性变形两部分组成，外力卸载后，塑性变形区的材料保存残余变形使零件成形，而弹性变形区材料以及塑性变形区材料的弹性变形部分将发生弹性恢复，使冲压件形状、尺寸发生与加载时变形方向相反的变化，这种现象称为回弹。汽车钣金件大多采用冷冲压工艺制造，零件常会出现回弹缺陷。即完成金属板料成形，模具打开后，零件形状发生变化，与模具闭合状态的零件形状不一致。回弹超出公差范围，会影响零件匹配，降低白车身的尺寸合格率。分析汽车钣金冲压件产生回弹的原因，及常用的解决措施。

回弹是汽车覆盖件冲压成形中存在的一种主要质量缺陷，是冲压模具制造和工艺参数确定时非常棘手的问题。回弹可发生在任一种冲压成形过程中，如弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口和缩口等。由于冲压件的最终形状取决于成形后的回弹量，故回弹现象的存在对零件的形状、尺寸精度有着重要影响，也给焊装等后续工序顺利进行带来困难，影响整车装配效率。随着汽车工业的发展，为了减轻质量、节约能源、提高安全性，大量使用高强度金属薄板，对薄板壳类零件成形精度的要求越来越高，回弹问题成为了关注的热点。本文通过不同条件下的回弹半径测算分析，找到了影响回弹的主要因素，为汽车厂选材用材、冲压工艺的优化提供了相应依据。

图8 回弹严重影响尺寸精度

回弹是高强度板料成型过程中不可避免的现象，会直接影响到冲压零件尺寸精度。通过对比试样厚度、屈服强度、抗拉强度、试样方向以及压边力等因素对高强钢板回弹进行分析，研究发现：回弹值随板料厚度的增加而减小。此外，较大的压边力以及选择屈服强度较小的材料均可减小回弹值。

图9 回弹现象严重

3.1 原因分析

图10为汽车钣金冲压件材料静载拉伸应力应变曲线。当拉伸至应力σ=m时，应变ε=m′，撤除作用力后，应变减小为ε=n。这表明回弹是零件材料的固有性质。且零件各处的形状不同，各处应力应变状态也不同，作为一个连续体，零件内会产生自相平衡的内应力。零件最终表现的回弹是各处回弹互相协调的结果，是内应力作用的结果。

图10 汽车钣金冲压件材料静载拉伸应力应变曲线

3.2 开展同步工程，优化设计控制回弹

在设计产品阶段，开展冲压同步工程，对零件成形过程进行CAE分析，优化产品设计，控制零件回弹。

（1）合理分布零件特征形状 CAE分析可以得出零件的理论回弹量，通过调整零件特征形状分布，可以改善零件内应力，从而减小回弹量。如图2b比图2a所示零件增加了4个筋条，其他部位无差异。如图3a、图3b所示，未增加筋条的零件在某一局部回弹量为20mm，增加筋条的零件在这一局部的回弹量减少为5mm，零件回弹得到较大改善。

图11 回弹试验

（2）预留零件回弹补偿量 CAE分析可以得出零件的理论回弹补偿量，设计零件时在发生回弹区域预留一定的回弹补偿量。一般低碳钢零件采用3°～5°回弹补偿量，高强度钢零件采用8°左右的回弹补偿量。如汽车门槛下部，回弹是主要缺陷，冲压同步工程会提出制造需求，要求产品设计留有一定的角度作为回弹补偿。

3.3 优化冲压工艺，控制零件回弹

很多情况下，由于产品造型或功能性等方面要求，零件设计不能满足冲压同步工程制造需求。所以，只能在制订冲压工艺阶段，通过优化冲压工艺，控制零件回弹。

本文通过对不同厚度、压边力、强度、轧制方向分析，得出以下主要结论：

（1）一定条件下，较小压边力，回弹随板料厚度的增加而减小，而在较大压边力下则会先增大、后减小，且随着压边力的增加回弹显著减小；
（2）材料性能对拉弯回弹具有决定性的影响，且随着材料抗拉强度的增加回弹变大。
（3）试样轧制方向并不是影响回弹的重要因素。回弹实质上是一个弹性卸载过程，由于弯曲件形状的复杂性，可能伴有局部加载过程，零件的最后回弹形状是其整个成形过程的累积效应，而板料成形过程与模具几何形状、材料特性、摩擦接触等众多因素密切相关，所以板料成形回弹问题是非常复杂的。因此，对影响回弹的因素进行系统的研究，准确预测回弹量，并在模具的设计过程中对回弹进行补偿，对提高冲压件的产品质量及生产效率具有重要意义。

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