司马忠效，廖小刚

(浙江吉利汽车集团制造工程(ME)中心， 浙江 慈溪 315300)



基于AutoForm的发动机罩外板滑移线优化分析

司马忠效，廖小刚

(浙江吉利汽车集团制造工程(ME)中心， 浙江 慈溪 315300)

发动机罩外板是汽车主要外覆盖件之一，外形整体尺寸较大，对整体刚性和外观质量要求较高。同时为了满足当前汽车外形更加精致、动感要求发动机罩外板两侧棱线圆角尽可能小，这将导致棱线滑移问题更加突出。针对以上问题,采用Autoform软件模拟拉延产生的滑移线，快速找出合适的工艺方案，以此解决钣金件的滑移缺陷问题。该方法节省了模具调试的时间，为后续新车型发动机罩外板开发提供了参考。

发动机罩外板;滑移线;工艺面

1 滑移线

滑移线问题是车身外覆盖件表面质量缺陷的常见问题之一，圆角越小，问题越突出。滑移线的产生是由于板料接触圆角后材料硬化，随着材料流动在外观面上残留下痕迹，整车喷漆后会更加明显，视觉效果非常差。冲压后的钣金件可以通过推油石清晰地看到此缺陷，如图1所示。由于发动机罩外板造型相对平坦，为了保证其成型后的刚性，需要在完全绷紧的状态下进行拉延，这样就导致两侧棱线圆角出现严重的滑移线，影响外观品质。若是为了消除滑移线，减小拉延筋力，则势必会导致刚性不足[1-2]。

图1 滑移线缺陷

2 零件主要特点

某车型发动机罩外板(图2)采用宝钢生产的材料HC180BD+Z，料厚0.65 mm，尺寸约为1 572 mm×975 mm×113 mm。两侧棱线尖锐，圆角半径约为7 mm，见图3断面示意。

图2 某车型发动机罩外板

图3 产品断面示意图

3 冲压工艺设计

此发动机罩外板采用4道工序加工，工序排布见图4。

图4 工序排布

4 参数设置及有限元模型

1) 板料为HC180BD+Z，其屈服函数如下:

(1)

2) 板料采用等向指数强化模型，应力应变关系数学表达式为

(2)

式中：α为应力；K为硬化系数；ε为应变；n为硬化指数。

3) 此发动机罩外板采用单动拉延成形，有限元模型如图5所示。

图5 有限元分析模型

模型中凸模、凹模、压边圈选为刚性材料，分析中采用弹塑性壳单元理论，网格进行自适应4级划分[3-4]。为减少计算时间，拉延筋简化为等效模型(虚拟筋)。拉延行程为100 mm，压边力为120 t，毛坯与模具各部件间的摩擦因数取0.15,成形速度V=1 m/s。

5 仿真模拟分析结果

外覆盖件仿真分析不仅要求无开裂起皱现象，而且需要满足外观面质量要求(主应变大于0.03，次应变大于0)，详细拉延成形分析结果见图6，滑移线分析结果见图7。从分析结果中可以看出：外板成形性及刚性合格，但是滑移量太大(最大约12 mm)，已滑出圆角，影响产品外观质量，不能接受。

图6 拉延成型性分析结果(合格)

图7 滑移线分析结果(不合格)

6 拉延工艺模面优化

通过分析滑移线产生的时机以及触料情况，对拉延工艺模面按照图8进行了优化[5-6]。优化工艺型面后，拉延坯料变大。为提高材料利用率，将方料改为梯形料。详细成形分析结果见图9。优化工艺型面后滑移线分析结果见图10，可见最大滑移量约为5 mm，未滑出圆角，满足外观质量要求。

通过上述工艺型面优化，让拉延成形过程中最先触料的区域位于产品中间区域，并逐步向两侧撑开，以推迟两侧棱线的触料时机，同时在成形两侧型面时，中间区域已成形的型面起到一个支撑作用。此工艺型面的前后比左右侧更深，成形中受到的拉应力大，可以有效防止中间的板料往两侧移动，进一步减小棱线圆角的滑移量。图11为实际生产的合格零件。

图8 优化后的工艺型面

图9 优化工艺型面后拉延型性分析结果(合格)

图10 优化型面后滑移分析结果(合格)

图11 实际生产合格零件

7 结束语

本文通过采用Autoform软件模拟拉延产生的滑移线，快速找出合适的工艺方案来解决钣金件的滑移缺陷问题。该方法节省了模具调试的时间，为后续新车型发动机罩外板开发提供了宝贵的经验，同时也提高了整车外观质量及整车精致感。

[1] 周杰,常桂静,李铁,等.侧围前延长件的成形分析及有限元模拟[J].锻压技术,2006,31(2):43-45.

[2] 赵柏森，韦光珍，张玉平.汽车侧围内板冲压成型技术仿真与应用[J].金属铸锻焊技术，2011，40(13):79-81.

[3] 孙晓.基于ETA/DYNAFORM 的某车型前围内板拉延模面优化设计[J].新技术新工艺， 2013(7):79-84.

[4] 韩宗斌.汽车表面覆盖件常见冲压缺陷及处理措施[J].装备制造技术，2012(8):56-60.

[5] 徐迎强，薛克敏，曹婷婷，等.汽车门槛内板零件冲压数值模拟及参数优化[J].精密成形工程，2010，2(3):36-40.

[6] 高健，魏宪波，韦兴民，等.汽车左右后轮罩外板成形性分析及工艺设计[J].现代制造工程， 2013(8):64-67.

(责任编辑 刘 舸)

Skid Line Optimization and Simulation of Hood Outer Panel Based on AutoForm

SIMA Zhong-xiao, LIAO Xiao-gang

(Zhejiang Geely Group ME Center, Cixi 315300, China)

Hood outer panel is one of the main outer panel parts. Its size is larger, and it has higher requirements on rigidity and surface quality. Also, in order to meet more movement and more delicacy in current car, it requests the styling radius as small as possible, but this will lead to the skid line problem more prominent. To solve the above problems, using the Autoform software simulation to draw creation of slip line, and we quickly find out the suitable process in order to solve the problem of the sliding defects of sheet metal parts. This method saves the time of the mould debugging, and provides reference for the development of the engine cover of the new car.

hood OTR panel; skid line; process surface

2016-12-21 作者简介：司马忠效(1989—)，男，主要从事汽车车身加工工艺研究，E-mail:simazhongxiao@vip.qq.com。

司马忠效，廖小刚.基于AutoForm的发动机罩外板滑移线优化分析[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2017(5):39-42.

format：SIMA Zhong-xiao, LIAO Xiao-gang.Skid Line Optimization and Simulation of Hood Outer Panel Based on AutoForm[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(5):39-42.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.05.007

U463

A

1674-8425(2017)05-0039-04