吉利汽车：翼子板前保险杠处冲压工艺分析，最前沿的分析技术
翼子板是汽车车身中最复杂、最关键的零件之一，零件质量直接影响装车及整车开发进度。如果在前期工程阶段，零件结构设计不良会导致后期产品结构更改，模具调试周期长，严重影响整车开发周期。
因此在前期产品设计阶段需要对翼子板的翻边结构进行分析，同步工程分析时需要进行精确的CAE模拟，以选择合适的翻边结构及规划合理的翻边工艺，避免后期的零件成形产生质量缺陷。
图1 某车型翼子板
（a）开裂
（b）起皱
（c）圆角不顺
图2 翼子板前保险杠处翻边常见缺陷
图1所示是某轿车翼子板，图2所示列举了后期模具开发过程中经常遇到前保险杠处的圆角开裂、翻边起皱、A面凹凸及圆角不顺等质量缺陷。
一
常见的翼子板前保险杠处结构
根据不同车型的属性要求，翼子板与前保险杠的匹配安装结构存在一定差异，一部分车型前保险杠Y向安装点在翼子板上，另一部分车型前保险杠Y向安装点在支架上，支架与翼子板焊接在一起。按照这种分类方法，翼子板前保险杠处的结构可以分为2类：一类为带有法兰面的整形结构；另一类为不带法兰面的翻边结构（见图3）。
（a）整形结构
（b）翻边结构
图3 翼子板前保险杠处2种不同搭接结构
通常情况下，带法兰面的整形结构主要用于整形深度小于30mm且形状相对简单的情况；不带法兰面的翻边结构主要应用在翻边深度超过30mm，翻边容易起皱的情况。
二
常见结构工艺分析
1
带法兰面整形结构工艺分析
图4所示为某车型翼子板前保险杠处结构，整形深度约33mm，法兰面宽度约66mm，钣金材料为DC54D+Z。分为5道工序成形，初步设定此位置处工序内容为：①拉深；②修边；③整形；④冲孔；⑤侧冲孔。
图4 带法兰面某车型翼子板前保险杠处结构
翼子板前保险杠处型面在工序①过拉深出部分圆角，主要型面在工序③一次整形到位，通过CAE仿真软件AutoForm建立有限元模型对全部工序进行成形模拟分析。
01
板料为DC54D+Z，其屈服函数如下：
板料厚度为0.7mm，材料参数为n=0.22，r=1.54，k=537.2，αs=160MPa，αb=309.6MPa。
02
板料采用等向指数强化模型，应力应变关系数学表达式为：
α=K?ε^n
式中：α——应力；K——硬化系数；ε——应变；n——硬化指数。
03
有限元分析模型建立。利用AutoForm软件自动进行工具体网格单元划分，并建立拉深工序及整形工序有限元模型，如图所示5，模型中凸模、凹模、压边圈、压料芯、整形刀块设为刚性材料，分析中采用弹塑性壳单元理论，网格进行自适应4级划分。
图5 拉深及整形有限元分析模型
为减少计算时间，拉深筋简化为等效模型（虚拟筋）。拉深行程为100mm，压边力为1200kN，板料与模具各零件间的摩擦因数取为0.15，成形速度V=1m/s。
（a）距到底3 mm
（b）距到底1 mm
图6 整形分析法兰面起皱结果
由于整形量大，零件形状复杂，整形CAE分析起皱严重，如图6所示，工程师反馈已无法再降低整形深度，只能通过工艺解决。经反复尝试，整形时在上模增加压料板，外侧压住板料后再整形的效果较为理想，起皱问题得到明显改善。
图7 带法兰面压料整形方案工艺简图
（a）距到底3 mm
（b）距到底1 mm
图8 带法兰面压料整形分析结果
图9 实际模具成形的零件
图7所示为压料整形方案；图8所示为压料整形分析结果；图9所示为按照压料整形的工艺加工的模具成形的零件，无起皱现象，满足零件质量要求，此压料整形方案可行，可以应用于后续类似结构的翼子板上。
2
不带法兰面的翻边结构工艺分析
图10 不带法兰面某车型翼子板前保险杠处翻边结构
图10所示为某车型翼子板前保险杠处结构，整形深度约47mm，板料为DC54D+Z。由于此翻边太深，若直接翻边成形会严重起皱，初步设定直接采用外侧先压料后整形的工艺，CAE模拟分析仍然起皱严重（见图11），说明压料整形方案针对深度太深的结构不适用，需要考虑其他方案。
图11 不带法兰面压料整形分析结果
图12 托料翻边结构
结合以往车型钣金件开发经验及此翼子板翻边结构的特殊性，此处可以考虑增加下部浮动托料板（通过氮气缸来实现）进行压料翻边，其结构如图12所示。
图13 托料翻边模具成形的零件
经过CAE模拟分析验证，此方案整体可行，仅在A面（图11中椭圆处）过渡剧烈位置侧壁仍存在轻微起皱，图13所示为实际模具托料翻边成形的零件，侧壁仅存在轻微起皱，验证此方案可行，可以应用于后续类似结构的翼子板上。
三
常见结构设计优化零件结构
表1 带法兰面整形结构设计参考断面
设计的好坏直接影响成形工艺，通常情况下，带法兰面的整形结构主要用于整形深度小于25mm且形状相对简单的情况，建议结构断面参考表1进行设计，且表中L2及L3要加工成相等深度，不然整形过程中会出现起皱。针对汽车外表面起伏较大的特殊情况，零件还需要考虑增加工艺缺口。
图14 增加工艺缺口
由于零件结构等特殊原因，翼子板前保险杠处深度需大于30mm，建议搭接结构做成翻边加支架的形式，有利于改善翻边成形性，同时翻边深度尽可能等深（基于冲压方向），防止翻边整形过程中出现起皱及开裂等缺陷。针对椭圆处起伏较大的特殊情况，翻边成形容易起皱及开裂，零件还需要考虑增加合适的工艺缺口，如图14所示。
当你想学设计，找不到学习的方法？
想是问题做才是答案，如果你想学的话你可以加作者获取视频资料软件学习。因很多粉丝想跟作者交流 特此申请了个模具交流群 大家一起学习一起交流 有想一起交流的朋友可以私信作者，群里也提供免费的视频资料 UG软件等各种一切免费资料
关注小编之后私信回复: 社群
可以领取学习资料，祝大家学有所成！
当帝豪GL遭遇“摆锤测验”与“冲压测验”，吉利的安全本领
“2,726,519”是什么？
这串数字是帝豪家族上市十年来的累计销售数量。
自2009年8月28日上市，到2019年11月31日统计截至，吉利已累计销售了272万余辆帝豪家族车型。
1.
2019年是车市下行的一年，而轿车市场又是其中降幅较大的细分市场之一。帝豪家族的今年1-11月的综合销量虽然同比也有小幅下降，但依然轻松取得了自主品牌销冠的位置，而吉利品牌整体销量也在11月同比1.1%的增长。
车市寒冬之下，取得这样的成绩并非一件轻松的事。成绩的背后，体现着消费者对吉利品牌与帝豪车型的信任。而这份信任又由何而来呢？“安全”或许是其中的一个答案。近日，在位于浙江省的吉利临海工厂，一场“摆锤侧击测试”就直观展示了帝豪GL的安全性。
2.
这一试验将重量1.5吨的铁锤提升至4米高度，再释放铁锤，从而使铁锤摆下撞击帝豪GL的车身侧部，对车身产生不低于180KN的冲击力。而吉利之所以选择做这样的测试，正是出于对消费者实际用车情况的考量。
据中国交通事故研究机构CIDAS数据显示，在我国，侧面碰撞的事故比例达到了25%，且伤亡率高于44.3%。侧面碰撞已经成为了当前环境下影响行车安全的首要威胁。
同时，由于铸铁摆锤在与车体发生碰撞时几乎没有形变，撞击的能量将全部落到帝豪GL的车身上，这也是本次测试的与此前帝豪GL双车碰撞测试的最大不同。在没有撞击物形变吸能的状况下，帝豪GL的表现如何呢？
倒数读秒过后，随着一声激烈的碰撞，1.5吨的摆锤完成撞击。而测试结果也正如厂家所料，碰撞后，帝豪GL整车结构保持完整，B柱呈现理想的“S”型形变，B柱内饰与座椅中心面的生存空间距离265mm，优于125mm行业测试标准，安全气囊弹开且没有内饰板的断裂飞溅。
3.
成就这一结果的，是吉利帝豪GL良好的车架设计。
“高强度钢笼式车身”是一切的基础，在车架结构中，高强度钢材制造的A柱、B柱及优化设计的门槛梁等结构，分别构成”A、B、C、D”等多个环式结构。同时，刚性区与吸能区的合理设计，也使得帝豪GL的成员空间得到了最大程度的保护。
除此之外，帝豪GL车身57%的高强度钢材使用比例亦在同级车型中极具优势，钢材的最高强度达1500MPa。这使得其白车身的弯曲刚度达到了21000N/mm，扭转刚度达到了1000Nm/deg。
“极限冲压测试”是体现帝豪GL车架出色设计的另一直观测试。吉利将帝豪GL的侧面置于工业冲压机下，利用冲压机挤压帝豪GL白车身，通过观察车身的形变情况和压力数值变化即可获得帝豪GL的抗压安全峰值。这一峰值现场测得的这一数值为196KN，亦高于此前企业的预期数值。
值得一提的是，在受到侧向挤压的过程中，吉利帝豪GL的车身成功的实现了中央通道溃缩，而A、B柱形变极小。这样的设计可最大程度保障车内成员的安全空间，体现了吉利帝豪GL先进的车架设计水平。
4.
如果说精心的设计创造了一款车的良好品质，那严谨的制造就承载了将品质落地的重任。
作为帝豪GL与帝豪GS品质落地的关键一环，临海工厂拥有国内领先的全封闭式自动化冲压生产线，整线封闭防尘降噪，噪音低于85dB，控制精度可达0.01mm以内。564台瑞典ABB机器人能够实现一级总成、二级总成100%自动化安装，精度可以保持在±0.5mm，确保车身结构、强度，提升碰撞安全性能。
并且，临海工厂还装配有国内最先进的自动化涂装生产线，以恒温、恒湿的无尘现代化喷涂工艺替代了此前高污染的老旧喷涂工艺。鸵鸟毛擦净系统、8台涂胶机器人、33台喷涂机器人与10套油漆自动供给系统保证了车身喷涂的效率与质量。
更为重要的是，临海工厂中最为核心的总装生产线具备国际水准，能够实现模块化、智能化、柔性化与自动化，可以在很大程度上提高装配的效率、精度和品质。
5.
在品控方面，临海工厂采用了扭矩防错管理系统，使每台车的扭矩数据存储周期达了15年以上，扭矩合格率达100%。1200Lux~2000Lux全方位照明灯廊，能够实现0.5m距离精细化检验。
除此之外，吉利还参照沃尔沃测试跑道设计思路，设计铺装了包含19种路况的检测路与参数对标沃尔沃的360°淋雨密封检测线。整车下线后，路测工程师将对下线的每一台车进行标准化测试路检验。
正是这样一环接一环的严控与把关，确保了临海工厂生产出的车辆没有任何缺陷，而这样的品控也在吉利的每一家工厂同时上演着。与其说临海工厂是吉利工厂的代表，不如说临港工厂是吉利工厂的缩影。
6.
当汽车市场走弱，寒冬下的行业也将迎来一轮新的洗牌。据乘联会统计，2019年前三季度，78家主流汽车企业中的约70%出现了销量下滑，其中32家企业销量跌幅超过30%，17家企业跌幅度超过50%。
作为自主品牌中的佼佼者，吉利似乎抓住了“新四化”与市场变革带来的机会，稳定销量的同时，也在不断进行着品牌向上的提升。
而帝豪家族作为吉利的销量支柱之一，在品牌内扮演着“压舱石”的角色。此时，我又想起了帝豪GL的一句口号，“安全做再多也不为过。”
或许，当“安全”成为了品牌的底色，吉利的品牌向上之路也就有了最牢固的基石。
