一家专注流体压力成形技术
【作 者】王树飞;陈岁繁;何雄华;黄江华;李其朋
随着环境保护和能源问题日益突出， 轻量化已成为汽车行业的重点研究方向［１］。 不锈钢因其具有良好的抗腐蚀性、 耐热性和低温强度等性能， 常应用于对强度要求较高的薄壁零件 （如隔热罩和排气零部件等） ， 可降低汽车的整体质量［２］。 但对于这类具有 “异形” 以及 “薄壁” 特征的关键零部件，其结构的壁面越薄， 材料变形不均匀性越大， 板料的成形能力越低， 越容易产生成形不充分和起皱等问题［３－４］。
为了解决以上问题， 国内外学者对不锈钢冲压工艺以及工艺参数的影响进行了大量研究。 ＨＡＮＧＴ Ｐ 等［５－６］利用小冲头试验研究了不锈钢力学性能以及冲压时不锈钢性能的改变对成形质量的影响；ＦＡＴＨＩ Ｈ 等［７］ 利用半球形凸模试验研究了冲压速度对 ０. ５ ｍｍ 厚度的不锈钢板料冲压成形的影响； 关景锐［８］通过优化薄壁不锈钢杯形零件的拉延筋和凹模圆角改善了杯口的椭圆度； 郑三和［９］ 通过优化冲压工艺参数和改进压边圈提高了双盒形不锈钢零件的拉延深度； 吴阿敏［１０］通过正交试验法优化了冲压工艺参数， 解决了不锈钢盖板拉裂问题； 覃柏英等［１１］通过建立最大减薄率、 起皱率与工艺参数的二次多项式响应面模型对隔热罩零件的成形质量进行了优化。
然而国内外学者主要研究的是形状规则的不锈钢零部件， 对同时具有 “异形” 和 “薄壁” 两大特征的不锈钢隔热罩的冲压成形工艺的研究较少。 本文利用 Ｄｙｎａｆｏｒｍ 有限元软件对汽车隔热罩的冲压成形工艺进行数值分析， 优化其冲压成形工艺参数，为提高不锈钢零件的成形质量提供一定借鉴。
【结 论】
（１） 针对异形薄壁隔热罩在冲压成形时存在成形不足与严重起皱等问题， 分别研究了压边力、 冲压速度、 摩擦因数和模具间隙等 ４ 个关键工艺参数对零件的冲压成形质量的影响， 并确定了工艺参数的合理范围： 压边力取 ９０～１７０ ｋＮ； 冲压速度取 ２０００～５０００ ｍｍ·ｓ－１； 摩擦因数取 ０. ０９ ～ ０. １５； 模具间隙取 ０. ２５ ～ ０. ３１ ｍｍ。
（２） 工艺参数对最大减薄率和最大增厚率的影响规律如下： 压边力或摩擦因数增大时， 最大减薄率增大， 最大增厚率减小； 冲压速度增大时， 最大减薄率减小， 最大增厚率先减小后增大； 模具间隙对最大减薄率与最大增厚率影响较小。
（３） 增设拉延筋后， 隔热罩的成形不足与严重起皱等问题得到抑制， 结合单一工艺参数对零壁厚的影响规律与正交试验结果的极差分析得出优化后的工艺参数： 压边力为 １３０ ｋＮ、 冲压速度为 ５０００ ｍｍ·ｓ－１，摩擦因数为 ０. ０９、 模具间隙为 ０. ２９ ｍｍ。
（４） 采用优化后的冲压成形工艺参数时， 零件的最大减薄率为 ２８. ０５％， 最大增厚率为 ８. ０５％，最大回弹量为 ２. ３６ ｍｍ， 最大减薄率增大了 １. ２２％，最大增厚率减小了 ２. ４２％， 最大回弹量减小了４. ０７％， 零件的成形不足、 起皱以及回弹等冲压成形缺陷得到了明显改善。
以下是正文：
