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基于AutoForm软件的铝合金汽车冲压件成形模拟

陈明达

【摘要】本文以某车型车门内板为例，利用AutoForm软件对其拉延过程进行模

拟。以成形模拟结果作为实际试制成形工艺的参考，降低了实际生产所发生的风险，

证明了此模拟方法可获得比较可靠的结果，对铝合金冲压成形工艺具有一定的指导

意义。

【期刊名称】《汽车制造业》

【年(卷),期】2018(000)006

【总页数】3页(P54-56)

【关键词】成形模拟;铝合金;汽车冲压件;软件;冲压成形工艺;车门内板;模拟方法

【作者】陈明达

【作者单位】浙江吉利新能源商用车有限公司;

【正文语种】中文

【中图分类】U465.1

本文以某车型车门内板为例，利用AutoForm软件对其拉延过程进行模拟。以成

形模拟结果作为实际试制成形工艺的参考，降低了实际生产所发生的风险，证明了

此模拟方法可获得比较可靠的结果，对铝合金冲压成形工艺具有一定的指导意义。

通过降低汽车车身重量以达到节约资源和降低油耗的目的是实现汽车轻量化的一个

最基本、最普遍的途径。为了降低汽车车身重量，可以选择改进汽车的整体结构设

计或选择更为轻质的材料（如塑料、铝合金等）。由于铝合金材料具有比重小、比

强度高、易加工、传导性强、表面外观良好以及综合性能良好等特点，并且在报废

汽车回收时，铝合金汽车材料相对钢材可回收率更高，回收所需的能量也远低于钢

材，因此，铝合金是一种最理想的汽车轻量化材料。

有研究表明，5000系铝合金在室温条件下拉伸速率越高，形变速率敏感性增加越

快，成形后板材力学性能越可靠，符合汽车零部件冲压工艺。因此本文以某成形车

门内板件（图1）为例，对其拉延工序进行成形性能分析，以降低成形风险。

图1某车型车门内板件三维模型

汽车门内板件成形性能分析

1.零件的工艺性分析

某汽车门内板件三维如图1所示，厚度1.6mm，零件规格1458mm×1008

mm×227mm，原材料铝合金5182的性能参数为：屈服强度140MPa、抗拉强

度277.1MPa、硬化指数0.27、厚向异性系数0.777等。性能曲线见图2。

该零件特点是面积较大、形面复杂程度高且拉延深度大，在拉延过程中极易出现开

裂、起皱现象，难以实现拉延线长均匀化，是实现铝合金板冲压成形中较为困难的

一种零件，故对此零件成形考虑二次拉延。

铝的弹性模量比钢板小，在成形过程中容易产生回弹，并且零件因聚集的内部应力

在切边后不均匀释放，导致了零件回弹量进一步增大，严重影响零件尺寸精度。故

考虑切边后进行整形工序，同时在整形过程中进行局部翻边及设置特征筋。

由于在铝板冲压过程中，大部分问题是在成形工序中产生的，后续冲裁过程仅存在

冲切布置的差别，所以在本文中后序冲裁工序仅概括于冲孔工序，实际生产将与其

有别。

综上，本汽车门内板零件的加工工艺为一次拉延、二次拉延、切边、整形及冲孔。

2.分析模型的建立

（1）冲压方向的确定

冲压方向的选择应保证在最大成形出零件形面形状的情况下减小拉延深度，保证模

面与板料的良好接触。一般汽车零件的产品模具按车身坐标设置，冲压坐标系较车

门产品的坐标需要重新调整。基于Y向，调整冲压面平均法向，经过拉延深度及

冲压负角分析，确定冲压方向如图3和图4所示。

图2铝合金5182材料性能参数

图3冲压方向示意

图4冲压负角检查

（2）工艺补充

工艺补充是指根据零件自身的形状及闭合状况，对零件形状进行修改使其充分成形。

工艺补充一般遵循的原则为：保证模面均匀接触板料；保证分模线光顺；简化压料

面形状；尽量减少工艺补充以提高材料利用率。

由于此车门内板零件窗框位置较车门下部在拉延方向上有较大落差，因此可利用工

艺补充面设置余量来加大材料流动。另外工艺补充设计既可以用CATIA软件完成，

也可使用AutoForm软件完成，利用AutoForm完成“孔填充”功能将比较方便。

（3）压料面及模面设计

压料面是成形过程中模具压住的坯料的部分，其目的是控制冲压过程中的材料流动，

使其均匀、平缓地进行。因此，压料面的设计也要保证坯料的拉延深度均匀、平缓。

成形模面的设计则需在拉延过程中尽可能完成足够深度的拉延及形面的成形。然而

过深的拉延深度将导致零件的开裂，成形过程难以控制。对于铝合金成形，