Autoform 的汽车后外板冲压回弹补偿分析

随着汽车开发周期的缩短和客户对汽车质量的要求越来越严格，为应对短周期、高品质的需求，制造厂商需要准确性高的CAE回弹分析结果。对于外观零件，设计时需满足A级曲面要求，对光影和连续性等方面都有严格的要求，如果制造的零件变形较大，会导致装配后零件光影散乱、连续性差、匹配度差等质量问题。因此，如何开展A面类零件的回弹分析及回弹补偿是迫切需要解决的问题。

目前，AutoformR7是国内制造厂商使用最多的钣金成形CAE分析软件，该软件在回弹计算方面有所改进，与现场生产的匹配度也较高。因此采用AutoformR7软件对成形零件进行回弹分析及回弹补偿分析。

某车型后门外板工艺参数

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图1 后门外板

图1所示为某车型后门外板，外形尺寸为1100mm×910mm×155mm，材料为烘烤硬化高强钢H220BD+ZF，料厚为0.7mm，材料参数如表1所示。

采用1模2件的方式对后门外板进行冲压成形，为保证冲压质量及产品刚性，采用浅拉深，冲压深度为65mm，周圈采用拉深筋锁料，压边力为2200kN，为避免主棱线产生滑移，冲压方向与车身Y向转角设计成13°。

CAE分析

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输入参数设置进行成形与回弹分析之前，需要对各分析条件进行检查。表2所示为常规的检查项目，主要是对现场设备、CAE回弹分析网格参数、分析精度等输入条件的检查，确保CAE分析结果满足回弹分析的基本要求，具体参数根据实际要求输入即可。

（a）方案1每工序完成后激活回弹分析

（b）方案2 单独测量回弹结果

图2 回弹分析设置

回弹分析设置如图2所示，回弹分析设置有2种方式：①每工序完成后激活回弹分析；②单独测量回弹结果。2种方案的区别在于，第1种方案的回弹结果不流入下一工序，仅用来查看结果；第2种方案的回弹结果则会流入下一工序，与现场实际比较一致。因此最终确定回弹设置时选择第2种方式。由于钣金件在冲压后会有一定的收缩，导致冲压后的制件比理论状态小。

图3 成形收缩对冲压定位的影响

图4 收缩比参数设置

图3所示为成形收缩对冲压的影响，如不考虑成形后收缩，拉深后的制件在放入修边模时会存在定位不准确的问题，因此在设计加工参数时需要进行收缩补偿分析，如图4所示的收缩比参数设置。

CAE分析结果

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冲压分析评判标准

在AutoformR7软件中完成参数输入后，根据CAE冲压分析评判标准对冲压分析结果进行评判，如表3所示，主要目的是为了确认零件冲压工艺方案的可行性，确保满足现场生产对零件质量的要求，在分析结果满足评判标准后才能进行回弹分析。

02

回弹分析设置及评判标准

回弹分析设置及评判标准如表4所示，将CAE分析结果尽可能与实际条件匹配，其中定位销以及夹紧点的位置根据GDT图纸位置进行CAE分析，以确保对回弹分析结果检测的合理性。

03

回弹分析结果影响因素评判

由于板料自身重力、夹持与定位方案会影响回弹分析结果，在进行回弹分析时需要综合考虑这些影响因素，最终决定后期的回弹补偿方案。

板料自身重力影响因素

实际回弹测量时，板料处于重力状态下，板料自身的重力对回弹结果有较大影响，有必要对板料在重力及非重力状态下的2种回弹结果进行分析与对比。重力状态表示制件在检具状态下的测量结果，无重力状态可理解为总成状态下的回弹结果。

（a）重力状态下的回弹分析结果

（b）非重力状态下的回弹分析结果

图5 回弹分析结果

图5所示为制件在车身坐标下重力及非重力状态下的回弹分析结果，由图5可以看出重力及非重力状态对制件的回弹结果影响很大，零件右上角区域回弹数值分别为-3.435mm和0.022mm，相差3.457mm；零件右中部区域回弹数值分别为4.189mm和2.1mm，数值相差2.089mm。因为最终精度是在总成状态下体现，制件的回弹分析结果以无重力状态为基准，与实际调试外板过程类似，重点关注最终总成精度而非单件精度必须要达到100%。

夹持与定位方案影响因素

（a）自由状态下的回弹分析结果

（b）3点夹持状态下的回弹分析结果

图6 回弹分析结果

图6所示为板料分别在自由回弹状态和3点夹持状态下的回弹分析结果，结果相差比较大，零件左下部区域回弹数值分别为-5.069mm和-0.911mm，相差4.158mm；零件右下部区域回弹数值分别为4.06mm和2.545mm，相差1.521mm。因此在进行回弹分析时需制定合理的夹持方案，为限制零件的自由度，可在后门外板上增加定位夹持点，夹持点按最小夹持原则。参考设计图纸，根据图6（a）所示的自由回弹状态，在回弹量较小的区域选择3个点夹持，其位置如图6（b）所示的方框处。

回弹补偿分析

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（a）3点夹持回弹结果

（b）4点夹持回弹确认

图7 第1次回弹补偿量及回弹补偿后的分析结果

根据上述回弹分析结果进行第1次回弹补偿，其中补偿的区域有4个部分，如图7（a）中所示的1~4处。第1次回弹补偿后的分析结果（3点夹持回弹结果和4点夹持回弹确认）如图7所示，其中部分区域仍存在超差的情况，其中第2处区域补偿数值最大2mm，第1处区域补偿数值最大1mm，第3处区域补偿数值最大1.2mm，达不到零件质量标准。

（a）3点夹持回弹结果

（b）4点夹持回弹确认

图8 第2次回弹补偿量及回弹补偿后的分析结果

根据第1次回弹补偿后的分析结果进行第2次回弹补偿，回弹补偿量同样在4个区域进行数值优化，回弹补偿后的分析结果如图8所示，从图8可以看出，第2次回弹补偿后，大部分区域已经满足公差要求，只有局部区域公差超差，其中第2处区域补偿数值最大1mm，第1处区域补偿数值最大0.6mm，第3处区域补偿数值最大0.6mm，达不到零件质量标准。根据第2次回弹补偿后分析结果进行第3次回弹补偿，回弹补偿量只在1、2、3处区域进行数值优化，回弹补偿后的分析结果如图9所示。

（a）3点夹持回弹结果

（b）4点夹持回弹确认

图9 第3次回弹补偿量及回弹补偿后的分析结果

从图9中可以看出，第3次回弹补偿后，公差为±0.5mm，可认为此回弹补偿结果满足要求。

分析结果验证

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图10 检具状态下回弹结果

图11 车身坐标下回弹结果

由于重力对零件回弹的影响较大，需要在检具状态和车身坐标下分别进行测量，其回弹结果如图10和图11所示，其中检具状态下，GDT图纸会在零件中间有2个临贴面支撑（见图10圆圈处），只有在2种情况下的回弹计算结果也在公差范围内，第3次回弹补偿才达到了预期效果。

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