汽車外覆蓋件在汽車制造中占有很重要的地位，涉及整車的美觀以及安全性，對于整車的外覆蓋件，90%以上都是沖壓成形制造的。然而闆料在沖壓成形時容易産生回彈變形，同時伴随尺寸超差、開裂、減薄率超差、起皺等現象，這些現象直接影響外覆蓋件的成形質量和精度。在汽車模具生産行業中，汽車外覆蓋件模具一般采用人工修理，不僅費時費力，還延長模具生産周期。因此快速精準地對模具成形的零件回彈進行數值模拟和修模補償成為汽車外覆蓋件沖壓成形的研究要點。

現主要通過對成形零件的回彈進行分析以及相應的工藝數值補償，來解決汽車翼子闆外覆蓋件的成形問題。

翼子闆回彈分析

回彈原因及解決方法

翼子闆産生回彈的主要原因是彎曲部位的拉壓應力釋放，塑性變形時存在彈性恢複和零件内應力不均等。解決翼子闆回彈問題的方法是使零件進入塑性變形區，避開彈性變形區，也可以運用過量彈性變形來減少零件回彈變形量。

翼子闆材料及回彈數據分析

翼子闆材料選取DC52D Z（鍍鋅闆）鋼，厚度為1.2 mm，性能參數如表1 所示，由力學性能得出此鋼闆的拉伸曲線如圖1所示。

圖1 鍍鋅闆拉伸曲線

現以某車型翼子闆為例，在無工藝數值補償時，ATOS光學掃描數據與标準數據對比分析得出：實際零件與理想零件之間存在較大的誤差，如圖2所示。回彈變形量大的區域是翼子闆的前部鷹嘴處與中部，此區域的誤差範圍在-2.2~3.5mm，超出标準誤差，因此為重點研究區域，其餘區域回彈量較小。

圖2 ATOS數據分析

回彈補償策略

數據采集及檢測分析

由于汽車外闆零件剛性的不足，其回彈表現為大範圍的平緩起伏，檢測或裝配的基準位置常處于回彈變形區。無論是精度尺寸檢測還是裝車匹配，都需對檢測零件施加額外的夾緊力，使其基準位置處于理論尺寸狀态。

分析翼子闆沖壓件回彈變形規律，首先将沖壓零件在可靠支撐的前提下進行ATOS光學掃描，确保其準确性。在光學掃描中盡量選取零件的定位基準面作為支撐點，并保證定位方式不會使零件産生幹涉變形，必要時可采取增減墊片的方式。為确保掃描獲得的回彈信息準确，一個零件的檢測需要多次掃描采集數據，圖3所示為光學檢測零件。

圖3 光學檢測零件

回彈補償流程

運用Autoform對零件進行回彈補償時，注意補償的原始數據不能發生任何變化，每次補償的數據變化僅來源于回彈補償量的變化。

在Autoform内部直接進行回彈補償輸出數據，将輸出的Autoform回彈補償結果導入CATIA逆向重構，用逆向重構的數據輸出txt文檔，再導入CATIA進行驅動變形，所輸出的回彈前後網格或點雲在CATIA重新對齊，并比較驅動曲面變形。

采用catia-shape_morphing進行曲面整體變形處理，可以滿足幾何尺寸的正确性，其缺點是無法保證曲面的光順連續性，因此要對曲面進行整體補償。根據變形範圍構造參考曲面，調整曲面控制點，使曲面邊界與變形邊界匹配，注意對稱約束及曲面的光順性。

拷貝調整後的曲面作為變形基準面，根據變形，調整曲面階數和邊界約束，并合理選擇控制點進行曲面變形調整，同時注意曲面的光順性，用調整後的曲面與原曲面比較判斷誤差是否存在合理範圍内，并用CATIA中的Wrapsurface工具進行曲面變形處理。最後進行曲面光順性檢查、曲面偏差檢查，确認變形結果。

翼子闆回彈案例

通過上述回彈補償流程，進行第1次回彈補償。用Autoform進行回彈補償時，軟件提供的固定公式進行補償計算，圖4所示為彈性恢複系數計算公式，回彈補償所有的數據均由Autoform軟件來進行相應的計算，如圖5所示，所得出的對比數據并未達到标準值，但已經減小了翼子闆回彈量，翼子闆的前部鷹嘴處與中部回彈量分别由3.5mm和-2.2mm減小到1.3mm和-1.2mm。

圖4 彈性恢複系數計算公式

圖5 翼子闆第1次補償對比數據

由于第1次補償未達到标準值，對翼子闆進行第2次補償，第2次補償數據和原始數據對比結果超出零件标準值，數值在-2.0~2.5mm，如圖6所示。多次相關試驗發現影響對比結果的是前部鷹嘴翻邊處角度回彈量，因此第1次補償後，解決前部鷹嘴翻邊處回彈角度就能夠解決其他的補償問題。

圖6 翼子闆第2次補償對比數據

在解決上述角度問題時，隻能采用過量角度以及相應過切方法進行補償，因此在前部鷹嘴翻邊成形時采用2°~4°經驗補償以及相應過切補償，如圖7所示。

圖7 角度過切示意圖

試驗結果分析

通過以上步驟得出補償後的對比數據，利用補償後的參數進行生産驗證，将得到的補償試驗件數據與理想數據進行對比，如圖8所示，數據誤差完全符合要求，均在-0.7~0.9mm。

圖8 補償後的試驗件數據分析對比

試驗驗證

采用DC52D Z（鍍鋅闆）鋼材料，得到未補償零件與補償零件最大回彈量的對比結果如表2所示。從表2數據可以看出，補償後的誤差值大幅度減小。證明通過Autoform模拟零件補償對翼子闆成形過程的控制效果明顯，可以将Autoform補償的方法應用于其他成形困難的汽車外覆蓋件的成形過程中。

綜上所述，基于Autoform 軟件和ATOS光學檢測軟件的情況下，解決了車身外覆蓋件回彈補償問題，實現了回彈補償參數設計和相應的調整。保證車身外覆蓋件成形質量要求的同時提高了車身外覆蓋件回彈補償的精确度、可靠性，也提升了設計師設計的工作效率。

▍原文作者:賈文博，王振宏，尹凱

▍作者單位：長春理工大學；一汽模具制造有限公司

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