XiaoMing 随着汽车行业的不断发展，用户在追求汽车个性化的同时，也更加关注汽车质量。因此，在实现零件基本工艺的同时追求更高质量成为了冲压工艺发展的主要目标。带窗框的一体式门内板的窗框内侧凹圆角较小，一般在R3~R4mm，窗框立壁拔模角也较小且成形深度较深，导致门内板在生产过程中，板料流过窗框内侧凹圆角后，在窗框立壁上产生冲击凹痕，影响整车表面质量，进而影响用户感知度。
针对某车门内板零件窗框内侧立壁上产生的冲击痕缺陷，运用有限元分析方法模拟门内板的拉深成形过程，找出影响冲击痕缺陷的主要因素，并对影响因素分析得到优化缺陷的方案，消除门内板窗框冲击痕缺陷，推广应用到后续车型。
冲击痕缺陷状态及原因分析
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（a）前门内板
（b）B柱水切处冲击痕缺陷
图1 前门内板及其缺陷
图1（a）所示为某汽车前门内板，图1（b）所示为前门内板窗框处立壁冲击痕缺陷，缺陷目视及手感都十分明显。前门内板材质为ST07Z，料厚0.7mm，采用一次拉深成形工艺，拉深深度为176mm。
图2 A-A截面位置板料成形过程
冲击痕缺陷产生的过程如图2所示，凹模与压边圈闭合后向下运动，凹模上的凹圆角R开始接触板料，在圆角处产生静摩擦，使板料减薄并发生弯曲变形，产生塑性变形硬化。随着凹模继续向下运动，当圆角一侧拉力大于圆角处的静摩擦力与另一侧拉力之和时，板料发生流动，静摩擦变为动摩擦，圆角处弯曲变形的板料流过圆角后，在拉应力的作用下，弯曲变形存在被校平的趋势，当拉应力不足，不能完全校平弯曲变形的板料时，便形成了冲击痕缺陷。
影响因素分析
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根据上述冲击痕的产生过程，分析冲击痕的主要影响因素有：凹圆角R、板料在R处产生弯曲变形的接触角α、零件拔模角β、窗框局部的成形深度h、摩擦系数和材料性能。
（1）凹圆角R：R越小板料在R处产生的弯曲变形曲率越大，缺陷越严重。
（2）板料在R处产生弯曲变形的接触角α：α越小板料弯曲变形程度越大，缺陷越严重。
（3）零件拔模角β：β越小凹圆角R与板料接触越早，且接触角α越小，缺陷越严重。
（4）成形深度h：h越深，在不开裂条件下需要进料更多，冲击划伤区域越大。
（5）摩擦系数：摩擦系数越大产生的静摩擦力越大，板料在凹圆角R处滞留的时间越长，弯曲变形程度越大，缺陷越严重。
（6）材料性能：材料的屈服强度越小越容易产生弯曲变形，缺陷越严重，但同时板料在流过圆角后，弯曲变形也更容易被校平。
优化方案制定
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对应上述6个影响冲击痕缺陷的因素，制定优化方案，其中参数β、h及材料性能因零件已被确定，无法改变，而凹圆角R放大对缺陷有改善作用，但因前期工艺未在此处布置整形工艺，导致凹圆角R受零件限制也无法优化。因此改善方向是放大接触角α及减小摩擦系数，减小摩擦系数可通过涂润滑油、镀铬等方式实现，现说明放大接触角α的工艺改善方案。
（a）门内板拉深模型面
（b）B-B截面
（c）B-B截面增加凹筋后板料成形过程
图3 优化后板料成形
在窗口内侧靠近窗框凹圆角R 处的工艺补充面上增加凹筋，凹筋的长度L2应保证覆盖冲击痕范围，大约从距离窗台30mm的位置开始，总长约280mm，如图3（a）、（b）所示。凹筋深度h 应根据模拟分析窗框内侧凹圆角R 的触料点、接触角度α及窗框立壁的成形区域设置。通过分析深度h 取5mm，冲击痕缺陷改善明显且减薄不超差；凹筋到窗口法兰边的距离L1取5mm，凹筋圆角R1及R2取R 5mm，凹筋宽度约17mm，增加凹筋后可使凹圆角R推迟触料，同时增大了接触角α，如图3（c）所示。
（a）未加凹筋
（b）增加凹筋
图4 料厚模拟分析结果
未加凹筋和增加凹筋后的料厚模拟结果如图4所示，未加凹筋时冲击凹痕处料厚明显突变，增加凹筋后冲击凹痕处的料厚过渡均匀，没有突变，冲击痕改善明显。
方案验证
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图5 方案实施后零件状态
模具按上述优化方案增加凹筋后，进行调试验证，试制结果如图5所示。零件冲击凹痕得到改善，整车涂漆后不可见，该优化方案消除了前门内板的冲击痕缺陷。
