钢板成形分析技术在车身选材上的应用

《钢板成形分析技术在车身选材上的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钢板成形分析技术在车身选材上的应用杨琪黄南基谭晓园（南京汽车集团有限公司技术中心）摘要：在分析车身选材的原则的基础上，阐述了科学、合理的钢板成形分析技术，指出钢板成形分析技术是一种解决车身选材问题的行之有效的方法。通过某轿车车身材料国产化，介绍了应用钢板成形分析技术进行车身材料选择的成功经验。关键词：成形分析车身选材0前言汽车用钢板材料的选用与车身设计、工艺生产密切相关。钢板除必须保证适当的强度和刚度外，更主要的还必须满足成批或大量生产时冷冲压工艺的要求。为了满足车身设计者和工艺设计者相互之间的要求，在选择材

2、料时，必须考虑以下几点：①不同类型冲压件对材料性能有不同的要求；②不同类型钢号及厚度对冲压工艺有不同的选择条件；③不同品种材料对冲压件成本的影响较大，材料价值在冲压件生产成本中占60%~80%；④设计分块时要充分考虑钢板的尺寸规格；⑤统一并减少材料的品种与规格。车身材料的选择必须兼顾设计与工艺，既要实现车身符合设计者的构想，又要保证易于冲压成形（不开裂，也不起皱）。现代汽车的发展趋势是减重、节能、防腐、防污染、防噪声、和安全舒适。为适应汽车这一发展的需要，对汽车用钢板的要求除传统的结构性能、经济性能外，还必须

3、满足新的一系列质量上的特殊要求，其中包括：①优良的成形性能；②良好的抗凹陷能力和足够的结构刚度，以避免在制造和使用中产生凹陷，特别是在突发的冲撞事故中能最大限度地吸收能量，保护乘员的安全。③良好的焊接性能，保证零件有效的连接及焊点和焊点周边的强度和性能部发生大的变化；④优良的表面形貌和光洁程度，良好的喷涂性能和对油漆涂镀层的附着性能，以求表面的美观；⑤高的耐蚀性能；⑥良好的板形和板面平直度，严格的尺寸精度和性能均匀性；⑦为减少汽车在行驶中的雷鸣效应，部分零件用钢板应有吸声减振效果。一般在选择车身材料时先根据车

4、身零件的复杂程度初步确定相应的钢板，若有特殊要求，如表面要求特别光洁、抗腐蚀性好等，则除了考虑冲压性能外，还要考虑是否采用O5表面的钢板、镀锌钢板等。然后用初步确定的钢板进行试冲。若试冲成功，则确定钢板的钢号；若试冲失败（开裂、起皱、回弹过大等），则改用冲压级别更高的钢板试冲，直至成功为止。经验丰富的车身设计师在大多数情况下可以解决选材问题，但不排除某些零件冲压安全裕度过高或开裂、起皱的情况。冲压安全裕度过高意味着“大材小用”，增加生产成本。而开裂或起皱则表明所选的钢板安全裕度过低或选材不当。因此，如果能用一

5、种科学、合理的方法进行车身材料的选择，则既能“物尽其用”，又不改变设计师的初衷，不但可以降低生产成本，还可以缩短从设计到投产的周期。钢板成形分析技术就是一种解决车身选材问题的行之有效的方法。3881钢板成形分析技术钢板成形与零件形状、材料和加工工艺等诸因素有关，它取决于坯料、零件形状、尺寸和模具等设计变量d，应力-应变状态、温度、润滑与摩擦、速度等过程变量p，以及成分、结构、晶粒度、第二相尺寸、形状和分布等材料变量m。若钢板成形为车身零件的过程为F，则F=F{f(d),f(p),f(m)}由此可见这是一个多因

6、素的复杂问题。从定性的角度看问题似乎并不复杂：用成形性能好的材料，将加工状况（冲床、模具和润滑条件等）调整到最佳状态，就可以冲压出形状复杂的车身零件来。但要找出一个能基本涵盖d、p、m着三个参数并定量地表示出来，同时用F函数来解决问题就非常困难了。在寻找这个函数的过程中，在实验成形性方面，人们研究了基本成形性能，即Rs、Rm、r、n、Δr、δ等；研究了模拟成形性能，即拉深、拉胀、扩孔、弯曲、复合成形等；还研究了成形极限图（FLD）。在理论成形性方面研究了失稳理论、理论成形极限图（FLD）和成形过程计算机模拟及

7、优化。迄今为止，尚未找到能囊括所有影响成形性因素并应用于实践的函数。尽管如此，由于成形极限图（FLD）与材料、零件形状、冲压工艺（压边力、模具状态、润滑条件等）密切相关，在考虑材料的屈服强度R、屈强比Rs/Rm、塑性应变比r、硬化指数n、表面状况（摩擦系数、粗糙度）等基本性能的基础上，结合FLD来分析车身零件的成形状况，不失为一种车身零件选材的好方法。2应用钢板成形分析技术实现车身材料国产化2.1电镀锌钢板的成形技术分析某引进轿车系列，由于零件形状和原设计材料的特殊性，在车身材料国产化过程中遇到成形困难的问题

8、。有以下9个零件用国产电镀锌钢板冲压开裂：左前门内板、右前门内板、行李箱内板、左后门内板、右后门内板、行李箱外板、左后门外板、发动机罩内板、左侧围外板。但用进口材料可顺利冲压。为了弄清9个难冲件冲压开裂的原因，我们对该批试冲的国产钢板和进口钢板进行全面分析。分析内容包括化学成分（表1）、基本力学性能（表2）、塑性应变比（r值）（表2）、硬化指数（n值）（表2）、表面粗糙度（表3）、摩擦系数（表4）、