罗仁平+赵金龙+孙健

摘要： 为从根本上解释和解决汽车覆盖件局部表面凹陷的形成，以上海通用汽车公司的某车型为例，借助CAE仿真软件分析发动机盖舷窗区域在成型过程中的主次应力的演变过程；分析该类局部凹陷产生的力学机理，并提出调整拉延筋阻力和施加局部强压的工程解决办法.实际零件的验证表明该方法能很好地消除表面凹陷.

关键词： 汽车； 外覆盖件； 冲压； 模具； 凹陷； 应力； 有限元； Autoform

中图分类号： U463.82； TB115.1文献标志码： B

Abstract： To explain and solve the local surface dent generation of automobile outer panel fundamentally， taking a car of Shanghai General Motor Co.， Ltd. as an example， the major and minor stress change process during the forming of engine cover porthole area is analyzed by CAE simulation software； the mechanical mechanism of this kind of local dent generation is analyzed and an engineering method of modifying drawbead resistance and applying local high pressure is proposed to solve the problem. The actual part indicates that the surface dents can be eliminated by the method.

Key words： automobile； outer panel； stamping； die； dent； stress； finite element； Autoform

0引言

汽车覆盖件局部表面凹陷是影响整车外观的重要问题之一，在门把手、侧围三角窗和舷窗等区域容易产生局部表面凹陷.[1]该类凹陷肉眼很难直接观察到，需要打油石或者将零件涂漆后在光照下才可以观察到.该类凹陷问题的形成机理和应对措施目前仅有少量文献进行研究，但没有根本性的解释和解决方法.目前的研究认为，汽车覆盖件局部表面凹陷的产生原因主要包括覆盖件结构、模具和工艺参数等方面.周驰等[2]研究车门成型拉手处的凹陷，认为成型末端的应力分布不均是引起凹陷的主要原因.孙振忠等[3]认为该类“暗坑”为面畸变在冲压件生产中的表现形式.面畸变是汽车覆盖件表面产生的局部起伏（或凹凸），其起伏高度一般在几十到几百微米，残余压应力是面畸变形成的根本原因.任雪岩[4]将该类凹陷称为暗坑，认为是由于弯曲的弹性变形造成零件曲率半径的变化，导致制件曲面形状的改变.刘瑞同等[5]将该类凹陷称为表面瘪塘，并认为在力学形式上瘪塘部位的材料主要以弹性变形为主，塑性应变较少，致使成型后此部位发生局部回弹.

随着CAE技术的日臻成熟，对复杂冲压过程的仿真日益完善和准确，技术人员可以通过CAE手段清晰和准确地看到板料在冲压成型过程中的宏观流动过程和微观力学演变过程[6]，为一些冲压缺陷形成原因的分析和工程应对方法的确定提供强有力的依据.本文以上海通用汽车某车型为例，借助CAE 仿真软件研究发动机盖舷窗角部区域的表面凹陷，并提出表面凹陷产生的原因和相应的工程应对措施，对揭示该类型局部凹陷问题的形成机制和解决办法，解决汽车覆盖件生产实际中的局部凹陷问题起到一些有益的作用.

该车型舷窗角部凹陷示意见图1，其中图1（a）为模具调试阶段前盖外板舷窗区域油石打磨的照片，可以在角部清晰地看到存在凹陷；图1（b）为油漆后的光照检查照片，可以看到舷窗角部区域的光带存在明显的畸变，说明该区域的曲面过渡不顺，存在明显的凹陷，对整车外表的美观度造成不好的影响.

3工程应对措施

（1）适当加大两侧的拉延筋阻力因数，以便在整个拉延过程中提供一定的横向拉力，确保在图8所示x方向上有较大的拉力，以减少该方向上的压应力，使板料的拉伸充分、均匀，对降低凹陷的产生有一定作用.

（2）模具设计时在凹模预留加工面，使舷窗区域压力加强.通常在凹模预留0.03 mm的余量，通过研配保证舷窗区域在模具闭合前贴和，以减少强压区域材料的不均匀流动，使舷窗区域胀形成型，达到减少凹陷的目的.

实施上述措施后零件的表面质量检查图见图11，可以看到在灯光的照射下，灯带均匀、连续，角部凹陷消失，获得很好的零件表面质量，满足客户要求.

4结论

（1）借助CAE仿真软件，清晰地再现舷窗区域成型过程中的主、次应力的演变过程，分析局部凹陷产生的力学机理，认为舷窗角部凹陷产生的根本原因是造型结构的变化造成材料不均匀流动，引起应力分布不均.

（2）提出调整拉延筋阻力因数和施加强压的工程解决办法，经实际零件的验证，能很好地消除表面凹陷，满足表面质量的要求.

参考文献：

[1]徐长志. 汽车覆盖件表面暗坑缺陷浅析[J]. 汽车工艺与材料， 2010（4）： 6769.

[2]周驰， 周旭辉， 张赛军， 等. 车门成型后凹陷成因分析和应对措施[J]. 模具工业， 2011， 37（12）： 1820.

[3]孙振忠， 陈盛贵. 覆盖件面畸变缺陷形成机理研究[J]. 机械科学与技术， 2011， 30（12）： 21602164.

[4]任雪岩. 汽车车身覆盖件表面质量控制[J]. 汽车工艺与材料， 2001（2）： 1315.

[5]刘瑞同， 林建平， 田浩彬. 轿车覆盖件表面瘪塘的分类及其特点[J]. 金属成型工艺， 2004， 22（2）： 5254.

[6]石文山， 吴沈荣， 徐有忠， 等. 冲压成型残余效应对刚度分析的影响[J]. 计算机辅助工程， 2012， 21（2）： 5355.

摘要： 为从根本上解释和解决汽车覆盖件局部表面凹陷的形成，以上海通用汽车公司的某车型为例，借助CAE仿真软件分析发动机盖舷窗区域在成型过程中的主次应力的演变过程；分析该类局部凹陷产生的力学机理，并提出调整拉延筋阻力和施加局部强压的工程解决办法.实际零件的验证表明该方法能很好地消除表面凹陷.

关键词： 汽车； 外覆盖件； 冲压； 模具； 凹陷； 应力； 有限元； Autoform

中图分类号： U463.82； TB115.1文献标志码： B

Abstract： To explain and solve the local surface dent generation of automobile outer panel fundamentally， taking a car of Shanghai General Motor Co.， Ltd. as an example， the major and minor stress change process during the forming of engine cover porthole area is analyzed by CAE simulation software； the mechanical mechanism of this kind of local dent generation is analyzed and an engineering method of modifying drawbead resistance and applying local high pressure is proposed to solve the problem. The actual part indicates that the surface dents can be eliminated by the method.

Key words： automobile； outer panel； stamping； die； dent； stress； finite element； Autoform

0引言

汽车覆盖件局部表面凹陷是影响整车外观的重要问题之一，在门把手、侧围三角窗和舷窗等区域容易产生局部表面凹陷.[1]该类凹陷肉眼很难直接观察到，需要打油石或者将零件涂漆后在光照下才可以观察到.该类凹陷问题的形成机理和应对措施目前仅有少量文献进行研究，但没有根本性的解释和解决方法.目前的研究认为，汽车覆盖件局部表面凹陷的产生原因主要包括覆盖件结构、模具和工艺参数等方面.周驰等[2]研究车门成型拉手处的凹陷，认为成型末端的应力分布不均是引起凹陷的主要原因.孙振忠等[3]认为该类“暗坑”为面畸变在冲压件生产中的表现形式.面畸变是汽车覆盖件表面产生的局部起伏（或凹凸），其起伏高度一般在几十到几百微米，残余压应力是面畸变形成的根本原因.任雪岩[4]将该类凹陷称为暗坑，认为是由于弯曲的弹性变形造成零件曲率半径的变化，导致制件曲面形状的改变.刘瑞同等[5]将该类凹陷称为表面瘪塘，并认为在力学形式上瘪塘部位的材料主要以弹性变形为主，塑性应变较少，致使成型后此部位发生局部回弹.

随着CAE技术的日臻成熟，对复杂冲压过程的仿真日益完善和准确，技术人员可以通过CAE手段清晰和准确地看到板料在冲压成型过程中的宏观流动过程和微观力学演变过程[6]，为一些冲压缺陷形成原因的分析和工程应对方法的确定提供强有力的依据.本文以上海通用汽车某车型为例，借助CAE 仿真软件研究发动机盖舷窗角部区域的表面凹陷，并提出表面凹陷产生的原因和相应的工程应对措施，对揭示该类型局部凹陷问题的形成机制和解决办法，解决汽车覆盖件生产实际中的局部凹陷问题起到一些有益的作用.

该车型舷窗角部凹陷示意见图1，其中图1（a）为模具调试阶段前盖外板舷窗区域油石打磨的照片，可以在角部清晰地看到存在凹陷；图1（b）为油漆后的光照检查照片，可以看到舷窗角部区域的光带存在明显的畸变，说明该区域的曲面过渡不顺，存在明显的凹陷，对整车外表的美观度造成不好的影响.

3工程应对措施

（1）适当加大两侧的拉延筋阻力因数，以便在整个拉延过程中提供一定的横向拉力，确保在图8所示x方向上有较大的拉力，以减少该方向上的压应力，使板料的拉伸充分、均匀，对降低凹陷的产生有一定作用.

（2）模具设计时在凹模预留加工面，使舷窗区域压力加强.通常在凹模预留0.03 mm的余量，通过研配保证舷窗区域在模具闭合前贴和，以减少强压区域材料的不均匀流动，使舷窗区域胀形成型，达到减少凹陷的目的.

实施上述措施后零件的表面质量检查图见图11，可以看到在灯光的照射下，灯带均匀、连续，角部凹陷消失，获得很好的零件表面质量，满足客户要求.

4结论

（1）借助CAE仿真软件，清晰地再现舷窗区域成型过程中的主、次应力的演变过程，分析局部凹陷产生的力学机理，认为舷窗角部凹陷产生的根本原因是造型结构的变化造成材料不均匀流动，引起应力分布不均.

（2）提出调整拉延筋阻力因数和施加强压的工程解决办法，经实际零件的验证，能很好地消除表面凹陷，满足表面质量的要求.

参考文献：

[1]徐长志. 汽车覆盖件表面暗坑缺陷浅析[J]. 汽车工艺与材料， 2010（4）： 6769.

[2]周驰， 周旭辉， 张赛军， 等. 车门成型后凹陷成因分析和应对措施[J]. 模具工业， 2011， 37（12）： 1820.

[3]孙振忠， 陈盛贵. 覆盖件面畸变缺陷形成机理研究[J]. 机械科学与技术， 2011， 30（12）： 21602164.

[4]任雪岩. 汽车车身覆盖件表面质量控制[J]. 汽车工艺与材料， 2001（2）： 1315.

[5]刘瑞同， 林建平， 田浩彬. 轿车覆盖件表面瘪塘的分类及其特点[J]. 金属成型工艺， 2004， 22（2）： 5254.

[6]石文山， 吴沈荣， 徐有忠， 等. 冲压成型残余效应对刚度分析的影响[J]. 计算机辅助工程， 2012， 21（2）： 5355.

摘要： 为从根本上解释和解决汽车覆盖件局部表面凹陷的形成，以上海通用汽车公司的某车型为例，借助CAE仿真软件分析发动机盖舷窗区域在成型过程中的主次应力的演变过程；分析该类局部凹陷产生的力学机理，并提出调整拉延筋阻力和施加局部强压的工程解决办法.实际零件的验证表明该方法能很好地消除表面凹陷.

关键词： 汽车； 外覆盖件； 冲压； 模具； 凹陷； 应力； 有限元； Autoform

中图分类号： U463.82； TB115.1文献标志码： B

Abstract： To explain and solve the local surface dent generation of automobile outer panel fundamentally， taking a car of Shanghai General Motor Co.， Ltd. as an example， the major and minor stress change process during the forming of engine cover porthole area is analyzed by CAE simulation software； the mechanical mechanism of this kind of local dent generation is analyzed and an engineering method of modifying drawbead resistance and applying local high pressure is proposed to solve the problem. The actual part indicates that the surface dents can be eliminated by the method.

Key words： automobile； outer panel； stamping； die； dent； stress； finite element； Autoform

0引言

汽车覆盖件局部表面凹陷是影响整车外观的重要问题之一，在门把手、侧围三角窗和舷窗等区域容易产生局部表面凹陷.[1]该类凹陷肉眼很难直接观察到，需要打油石或者将零件涂漆后在光照下才可以观察到.该类凹陷问题的形成机理和应对措施目前仅有少量文献进行研究，但没有根本性的解释和解决方法.目前的研究认为，汽车覆盖件局部表面凹陷的产生原因主要包括覆盖件结构、模具和工艺参数等方面.周驰等[2]研究车门成型拉手处的凹陷，认为成型末端的应力分布不均是引起凹陷的主要原因.孙振忠等[3]认为该类“暗坑”为面畸变在冲压件生产中的表现形式.面畸变是汽车覆盖件表面产生的局部起伏（或凹凸），其起伏高度一般在几十到几百微米，残余压应力是面畸变形成的根本原因.任雪岩[4]将该类凹陷称为暗坑，认为是由于弯曲的弹性变形造成零件曲率半径的变化，导致制件曲面形状的改变.刘瑞同等[5]将该类凹陷称为表面瘪塘，并认为在力学形式上瘪塘部位的材料主要以弹性变形为主，塑性应变较少，致使成型后此部位发生局部回弹.

随着CAE技术的日臻成熟，对复杂冲压过程的仿真日益完善和准确，技术人员可以通过CAE手段清晰和准确地看到板料在冲压成型过程中的宏观流动过程和微观力学演变过程[6]，为一些冲压缺陷形成原因的分析和工程应对方法的确定提供强有力的依据.本文以上海通用汽车某车型为例，借助CAE 仿真软件研究发动机盖舷窗角部区域的表面凹陷，并提出表面凹陷产生的原因和相应的工程应对措施，对揭示该类型局部凹陷问题的形成机制和解决办法，解决汽车覆盖件生产实际中的局部凹陷问题起到一些有益的作用.

该车型舷窗角部凹陷示意见图1，其中图1（a）为模具调试阶段前盖外板舷窗区域油石打磨的照片，可以在角部清晰地看到存在凹陷；图1（b）为油漆后的光照检查照片，可以看到舷窗角部区域的光带存在明显的畸变，说明该区域的曲面过渡不顺，存在明显的凹陷，对整车外表的美观度造成不好的影响.

3工程应对措施

（1）适当加大两侧的拉延筋阻力因数，以便在整个拉延过程中提供一定的横向拉力，确保在图8所示x方向上有较大的拉力，以减少该方向上的压应力，使板料的拉伸充分、均匀，对降低凹陷的产生有一定作用.

（2）模具设计时在凹模预留加工面，使舷窗区域压力加强.通常在凹模预留0.03 mm的余量，通过研配保证舷窗区域在模具闭合前贴和，以减少强压区域材料的不均匀流动，使舷窗区域胀形成型，达到减少凹陷的目的.

实施上述措施后零件的表面质量检查图见图11，可以看到在灯光的照射下，灯带均匀、连续，角部凹陷消失，获得很好的零件表面质量，满足客户要求.

4结论

（1）借助CAE仿真软件，清晰地再现舷窗区域成型过程中的主、次应力的演变过程，分析局部凹陷产生的力学机理，认为舷窗角部凹陷产生的根本原因是造型结构的变化造成材料不均匀流动，引起应力分布不均.

（2）提出调整拉延筋阻力因数和施加强压的工程解决办法，经实际零件的验证，能很好地消除表面凹陷，满足表面质量的要求.

参考文献：

[1]徐长志. 汽车覆盖件表面暗坑缺陷浅析[J]. 汽车工艺与材料， 2010（4）： 6769.

[2]周驰， 周旭辉， 张赛军， 等. 车门成型后凹陷成因分析和应对措施[J]. 模具工业， 2011， 37（12）： 1820.

[3]孙振忠， 陈盛贵. 覆盖件面畸变缺陷形成机理研究[J]. 机械科学与技术， 2011， 30（12）： 21602164.

[4]任雪岩. 汽车车身覆盖件表面质量控制[J]. 汽车工艺与材料， 2001（2）： 1315.

[5]刘瑞同， 林建平， 田浩彬. 轿车覆盖件表面瘪塘的分类及其特点[J]. 金属成型工艺， 2004， 22（2）： 5254.

[6]石文山， 吴沈荣， 徐有忠， 等. 冲压成型残余效应对刚度分析的影响[J]. 计算机辅助工程， 2012， 21（2）： 5355.