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铝板零件的回弹补偿相对于钢板而言更加复杂，且更加具有不稳定性。为此针对铝板回弹较大的问题，我们提出了综合化的前期补偿策略，即在铝板模具开发前期，综合考虑零件工艺的稳健性（材料，设备，润滑条件），GDT的合理性，回弹量，补偿策略等重要因素进行回弹补偿。经过综合化补偿策略完成高品质的前期要求后，在后期的制造中，零件经过较少的整改即能够达到90%以上的合格率。

下面以铝板前罩外板与车门外板为例，进行分析介绍。

前罩外板材料回弹控制

1前罩外板材料特性简介

本次分析的是江淮汽车正在生产的某个前罩外板，采用的外板料来自Novelise，厚度为0.9mm，由于板料的加工和材料特点，铝板是具有时效性的，从板料冲压成形角度考虑，3个月时的性能为最佳，并且需进行6个月的验证，用以指导板料的生产，如表1所示。

表1e的板料性能失效数据对比

2前罩外板的成形模拟前罩外板的工艺流程为拉延→修边、侧修边→翻边、侧翻边、修边→翻边、侧翻边→空工位。根据前罩外板产品的形状和材料的特点进行拉延面设计，用CATIA设计如图1所示。

图1前罩外板和内板拉延模面设计图

3零件的稳健性分析流程零件的成形使用AutoFormR7进行分析，对软件的设置和参数的评估，需要根据相应企业标准进行设置，用以判断变薄、开裂、起皱、回弹、全局的变薄率等大的问题项，然后针对各个问题项进行解决，并结合生产线的要求，调整初版的工艺，最后进行工艺审核和稳健性因素的排查，得到稳健性的工艺工法，分析流程如图2所示。

图2铝板冲压稳健性分析流程

其中，稳健性分析主要有以下内容：⑴料片形状和位置波动(±5mm)；⑵材料的屈服和抗拉强度波动(±10%)；⑶材料的r值和n值波动(±10%)；⑷摩擦系数波动(±10%)；⑸压边力波动(±10%)。代入对应的参数进行Sigma分析，分析完成后进行判断：对于最大失效可设置为0.8，减薄可设置为16%，外加起皱，自由回弹的情况进行评价。基本的要求是最大失效，减薄项问题是必须完全解决的；起皱需要进行分级策略上的判断，分级原则是外板整体必须解决，对于完全看不见的面，也是需要尽量解决；对于自由回弹的分析，Cpk值在回弹补偿过程中不满足要求，并不代表回弹稳健性差，主要是看Cp值的大小，Cp值越大，工序过程就越稳健，如果公差带小于该过程的公差宽度，表明必须进行补偿。4前围外板的回弹量确认以及补偿策略制定回弹的分析是需要根据全工序的结果进行的，主要注意以下问题，并且保证是按照要求进行的。⑴各工序自由回弹结果比较；⑵各工序三点夹持回弹结果比较（不考虑重力，是否考虑修边先后对回弹的影响）；⑶产品自由回弹与最小夹持回弹分析对比（不考虑重力）；⑷最小夹持原则下，重力对回弹结果的影响；⑸是否考虑翻边时序问题。进行以上分析中，目标为最大程度地进行补偿自由回弹量并且考虑重力的影响，这样补偿后的效果最好。零件补偿流程如图3所示，策略确认后，不断地进行补偿，补偿到所需要的GDT，最终零件合格率达到95%。

图3零件补偿流程简图

针对不同的零件，补偿方式区别也很大，前罩外板采用的板材在冲压过程中，每个工序都会产生回弹，故在这里根据项目和过往的经验，得到以下结论。

外板的要求：我们先将OP40的回弹补偿到OP10，然后计算出此轮OP10的回弹，用这个回弹量来进行OP20的补偿，再进行OP20和OP30，OP40的计算，这样下来是1次循环，这样重复循环得到理想的结果，在补偿的过程中，需要判断全型面的补偿还是局部补偿，补偿量是不是1∶1，是根据带重力或者不带重力的回弹补偿等，确定好这些小细节后，我们就可以进行多次的循环补偿，目标是在夹持加定位孔的情况下满足检具要求，并且在不夹持的过程中也能保证零件的合格。图4、图5所示为外板的补偿流程和效果图。

图4外板补偿流程图

图5外板补偿效果图

在AutoForm内部生成的补偿型面，直接导出IGES文件，该CAD的型面基于补偿网格生成，但质量上达不到原始面的质量，必须进行型面光顺优化或型面重构，否则会产生表面的缺陷。最后还要注意对表面问题的检查，如高斯曲率，凸凹衍射，距离对比，斑马线对比检查，完全确认没有问题后，可以根据数据进行后序的加工和处理。5综合化回弹补偿的实际应用效果如图6所示，经过上述方法进行零件的品质提高，外板合格率可以提高到75%，内板合格率达到90%，明显优于没有补偿的效果，并且大大节约时间，减少修模成本，提高了零件质量。

图6前罩补偿后出件结果图

车门外板

图7侧门外板及断面结构

侧门外板作为车身重要的外覆盖件，其成形质量直接影响整车的外观质量和品质。图7所示为某车型的侧门外板，外形尺寸为mm×mm×1.5mm，材质为铝板_O。

图8工艺补充参数设置

零件冲压工艺为：拉深、修边、翻边。依据零件形状特点，通过AutoForm软件在拉深深度最浅和对称均衡触料以及最大接触面的原则上确定冲压方向，并通过软件的快速建模获得压料面和工艺补充。由于铝板延伸率较低，一般为25%，且塑性流动性差，压边圈应尽量光顺，避免曲率变化大，工艺补充各个参数都要大于钢板材质，图8所示为工艺补充参数设置。

图9冲压方向及工具设置

根据上述分析确定最佳的工艺补充类型以及冲压方向，如图9所示，并生成凸模、压边圈以及凹模，选择材料参数，确定冲压压边力为kN，摩擦系数为0.14，进行CAE分析，经过反复调整拉深筋参数，最终确定板料大小。

CAE及回弹结果分析

（a）成形极限

（b）减薄率

（c）主应变

（d）次应变

图10拉深分析结果评测

拉深筋作为控制板料流动速度的主要因素，为有利于分析并快速调整，前期分析拉深筋采用虚拟拉深筋，最终确定虚拟拉深筋阻料系数为0.75，对应板料长宽为mm×mm。经分析并进行结果评测，FLD（成形极限）通过，如图10（a）所示；减薄率超过0.03且均匀，说明成形充分，如图10（b）所示；主应变中间区域未超过0.03，局部刚性存在问题，如图10（c）所示；次应变均为正值，如图10（d）所示，棱线滑移均超出圆角，可以根据此分析进行工艺和模具设计。

（a）修边后回弹

（b）中间塌陷结果

图11修边后回弹及中间塌陷结果

由于零件型面比较平缓，且翻边均为直线翻边，不存在因弧度翻边造成的多料或少料的情况，因此翻边对零件回弹影响较小。回弹的主要原因是主应变不均匀和塑性变形不充分，为了后期指导调试进行回弹验证，通过分析修边后的回弹，找出影响零件回弹的因素，以便更好地减小零件成形时的回弹。根据以上拉深分析，修边后进行回弹分析，修边后回弹结果显示零件中间数值为负，如图11（a）所示。经过对比，显示中间结果为塌陷，如图11（b）所示。

由于现场检测零件为样规弧板检测，即通过零件断面线加工一个断面样板，通过断面样板与冲压件的形状进行贴合对比，回弹数据会出现叠加效应，即上下回弹之和为总回弹。根据对比结果，零件中间位置回弹最大约5mm。经过分析，引起此回弹和塌陷的因素为主应变应变不充分及分布不均匀导致的。由于材质为铝板，延展性较钢板差，继续拉深无法加大主应变解决此回弹，鉴于铝板塑性变形越小回弹越小的特点，只能通过减小零件的成形充分性，使应变尽量均匀，减小回弹。

（a）增大板料流入量的回弹

（b）中间塌陷结果

图12增大板料流入量的回弹及中间塌陷结果

通过对虚拟拉深筋阻料系数由0.75更改为0.65，加大板料的流入量，减小铝板零件的塑性变形充分性，并降低应变值，经过回弹分析，发现总回弹值有所下降，零件中间位置最大回弹量约2.06mm，如图12所示。证明通过减小成形的充分性，尽量减小铝板的塑性变形，对回弹的减小有明显的效果。

（a）虚拟拉深筋阻料系数0.5时的回弹

（b）中间塌陷结果

图13虚拟拉深筋阻料系数0.5时的回弹及中间塌陷结果

为了得到更小的回弹边界条件，对虚拟拉深筋和流入量继续调整，经过反复分析，最终得出虚拟拉深筋阻料系数为0.5，与虚拟拉深筋阻料系数为0.75时相比，板料流入量长度方向多流入了约10mm，此时中间最大回弹量已经减低到1.3mm，如图13所示，若继续增大板料流入量，不但不会减小回弹，反而会加大回弹量。

图14工艺型面进行回弹补偿处理

根据上述结果，对工艺型面进行处理，如图14所示，通过灰色框为边界，对中间点做1mm的隆起处理，并通过白色线对2个断面进行弧度处理。后期现场调试尽量提高研合率，通过型面处理和板料的厚向形变硬化以减小回弹。

对比汇总

（a）研合率不足时成形零件状态

（b）流入量与分析结果一致的成形零件状态

（c）重新加工型面回弹处理零件状态

图15现场各阶段回弹测量数值

模具进入调试阶段后，最初由于表面粗糙度值偏高和研合贴合率不足60%，导致板料流入量较小，零件塌陷回弹较大，最大处约6.5mm，如图15（a）所示，通过调试减小拉深筋尺寸和压边力，使板料流入与分析结果一致后，零件回弹减小到2.5mm左右，如图15（b）所示。经工艺型面回弹补偿处理，通过降低模具闭合高度的方式重新加工模具零件型面，调试检测，零件回弹减小到0.5mm左右，如图15（c）所示。通过最终的模具研合率，成形的零件顺利通过验收。

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