前圍加強板成形工藝優(yōu)化

2022-06-20 13:25李鑒光唐高中盧圣文莫慶山歐政鑫

模具工業(yè) 2022年6期

0 引言

汽車白車身主要成本包括材料費用、模具檢具夾具費用、制造費用及人工費用等。其中材料費用占白車身生產(chǎn)成本的70%～80%，通過提升材料利用率來降低材料費用是控制白車身成本的有效措施

。受多方因素的影響，從2020年6月至2021年6月，冷軋鋼板價格從44200元/噸上漲至6300元/噸，上漲幅度達50%，且價格仍持續(xù)在高位波動

，在鋼材價格不斷上漲及汽車市場競爭日益激烈的環(huán)境下，提高車身鈑金件材料利用率成為各主機廠降本增效和提高車型競爭力的重點研究方向。

前圍加強板是前圍板總成中關鍵鈑金件，為確保汽車在發(fā)生正面碰撞事故時，阻擋發(fā)動機入侵駕駛艙以保護駕駛艙內人員安全，材料通常選擇高強鋼。為滿足車身總布置的空間需求，零件呈“凸”字形彎曲結構，以往項目開發(fā)采用拉深工藝，材料利用率較低。在零件結構優(yōu)化空間有限的情況下，采用落料成形工藝是提升材料利用率的有效方法

。以下通過研究并優(yōu)化前圍加強板的落料成形工藝，解決成形過程中開裂起皺問題，最終在某車型前圍加強板上實施應用。

文中所設計的基于CORDIC算法的三角函數(shù)加速核選用Q16定點即小數(shù)位占16位，整個設計在計算上采用補碼運算。加速核由AHB-Lite總線、接口譯碼單元、控制單元（輸入調整單元、迭代運算單元，輸出調整單元）所組成。整體結構如圖1所示。

在先秦儒家的理論中，男女之別被視為人倫之始。《禮記·曲禮上》云：“夫唯禽獸無禮，故父子聚麀。是故圣人作為禮以教人。使人以有禮，知自別于禽獸?！薄抖Y記·郊特牲》又云：“男女有別，然后父子親；父子親，然后義生；……無別無義，禽獸之道也?！薄澳信袆e”以及在此基礎上建立的人倫關系，是人區(qū)別于禽獸、進入人類文明階段的前提與基礎。然而男女有別并非單純地表示男女之間的差別，而是要在此基礎上形成“男主外，女主內”，及“男主宰，女服從”的關系格局，進而建構男性中心的道德-社會-政治體系。

1 前圍加強板結構

前圍加強板的材料采用雙相高強鋼HC420-780DP，厚度為1.4 mm，其力學性能參數(shù)如表1所示，結構如圖1所示，零件外形尺寸為662 mm×176 mm×80 mm，型面公差為±0.5 mm，修邊公差為±1.0 mm。整體輪廓呈現(xiàn)“凸”字形，端頭側壁部位需要避讓轉向管柱，避讓位置型面變化急劇，零件沖壓成形難度大。

2 前圍加強板傳統(tǒng)沖壓工藝

為提升材料利用率以降低零件開發(fā)成本，首先嘗試采用精落料成形工藝，各工序分別為：①精落料；②成形；③整形；④沖孔。成形工具體設置如圖4所示，成形過程是上模壓料板先與板料接觸，壓緊板料，然后上模刀塊開始切入，刀塊運動到底后零件成形到位，采用Autoform仿真成形過程如圖5所示。

3 優(yōu)化工藝研究

3.1 第1次優(yōu)化工藝

前圍加強板為“凸”字形扭曲輪廓，為確保零件沖壓成形性，以往沖壓工藝為5道工序：①落料；②拉深；③修邊+沖孔；④整形；⑤修邊+沖孔，工藝方案如圖2所示。在拉深工藝下，為了提升材料利用率，較好的措施是將零件法蘭邊設計為壓料面，分模線沿著法蘭邊

角設計，但因為該零件頂面到法蘭面有高度差，拉深成形過程中頂面會起皺，無法滿足匹配要求。為此，需要將拉深深度設計為等深，通過優(yōu)化凸模觸料過程解決頂面起皺問題，實現(xiàn)等深拉深的方式是將分模線往外擴展，調整壓料面深度，CAE分析如圖3所示，成形性滿足要求。該工藝雖然解決了拉深起皺問題，但因工藝補充廢料區(qū)較大，即使已經(jīng)采用落料、兩端半開口、縮減料邊等優(yōu)化處理方式，材料利用率也僅為50%。

針對1#位置的起皺問題，屬于聚料型起皺，最直接的方法是在起皺位置增加吸皺筋，吸收多余材料以避免成形過程聚集，在起皺區(qū)域避開焊點增加2個5 mm高的吸皺筋，如圖8所示，并對數(shù)據(jù)進行CAE碰撞強度校核，滿足相應車身安全需求。對于2#位置開裂問題，開裂位置處于板料的外邊界，開裂原因為板料沿邊界方向受到單向拉伸力，在應力集中點撕裂，可以通過補順邊界，消除應力集中解決，如圖9所示。對于3#、4#位置邊界開裂問題，首先考慮將零件

角放大，并降低上翹面高度，該位置零件包絡由轉向器決定，轉向器屬于平臺件，一旦更改相關平臺車型均需更改，更改涉及范圍廣、成本高。為此，3#、4#位置開裂問題只能從優(yōu)化沖壓工藝方面解決。進一步分析3#、4#位置開裂原因是圓角處應力集中點撕裂，可加大3#、4#位置之間的板料，如圖9所示，板料加大后上模刀塊切入過程中，多出的板料首先被彎曲并將開裂點位置的凸模包裹，改變零件邊界開裂點的應力狀態(tài)，避免板料邊界開裂。板料線增加部位原本為內凹狀，所以板料局部邊界外擴對材料利用率影響不大。板料加大后需要進一步修邊，最終沖壓工藝設計為：①落料；②成形；③修邊；④整形；⑤沖孔+修邊。

3.2 第2次優(yōu)化工藝

從圖5可以看出成形工藝過程順暢，基本滿足要求，成形結束后有4個位置不滿足成形性要求，且問題聚集在零件下側。1#位置成形到底前3 mm，板料聚集明顯，呈波浪起伏狀，如圖5（c）所示，成形到底后的起皺值為0.268，如圖6所示，超出內板件0.03的標準，影響焊接匹配質量。2#、3#、4#位置處均為開裂問題，減薄率分別為38.3%、26.8%和42.3%，已超出材料減薄率要求（17%），且最大失效值均大于0.8，如圖7所示。綜合以上分析，采用落料成形工藝方案基本可行，但仍會出現(xiàn)起皺開裂的問題，需要在此基礎上進一步優(yōu)化。

綜合以上分析及優(yōu)化方案，再次用Autoform進行成形仿真分析，圖10所示為成形過程中FLD狀態(tài)，成形過程順暢且無起皺、開裂現(xiàn)象。圖11所示為開裂位置刀塊切入過程，3#、4#位置板料首先被刀塊下壓，形成包裹狀，有效改善邊界應力狀態(tài)。圖12所示顯示了整形后的減薄率及最大失效值，零件最后整形到位的減薄率最大值為7.8%，最大失效值為0.466，均在可控范圍內，開裂問題得以解決。

納入136例該院收治的2型糖尿病合并急性腦?；颊?，將其分為2組（實驗組=68例，對照組=68例）。實驗組：男 38例，女 30例，年齡：46～76歲，平均年齡：（60.5±11.5）歲，病程：2～18 年，平均病程：（9.8±5.8）年；對照組：男39例，女29例，年齡：47～77歲，平均年齡：（61.5±12.5）歲，病程：3～19 年，平均病程：（10.8±5.2）年。對比分析兩組患者一般資料，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），符合臨床研究標準。納入：自愿簽署知情同意書患者。排除：①溝通障礙患者；②嚴重臟器損傷患者；③依從性較差患者。