本文介绍了汽车外覆盖件中门把手A面变形在冲压CAE分析中的一般判定方法，针对CAE分析结果进行了讨论和阐述。

在乘用车开发过程中，门盖作为整车系统的外观表面载体，承担着越来越大的审美与工程压力。一方面消费者要求整车外观漂亮，造型独特，另一方面工程技术却又制约着整车造型的独特。现在这两方面又都要在门盖上实现。

汽车四门外板作为覆盖件中比例较大的部分，钣金件的外观品质尤受顾客的关注。门把手处由于自身形状的特点，拉延过程中凹模成形引起的不均匀应力导致把手周围A面极易变形，严重影响门的外观品质。随着顾客对造型追求的提高，门把手周围型面也越来越复杂，A面变形更难控制。所以在产品设计的前期发现并准确评估A面变形的大小以及对外观的影响程度，对产品的造型设计具有重要的意义。下面以我公司开发的某款车型的门外板零件为例，介绍冲压CAE分析阶段对门把手A面变形的一般判定方法。

CAE判定的一般方法及步骤

1．问题的提出

造型初始阶段，针对新造型的工艺可行性进行分析，对外覆盖件可能存在的工艺风险提前预警。以此款车为例，门外板所用材料一般抗拉强度（δb）为340MPa 左右，根据经验分析，门把手处的A面品质需重点关注，存在变形风险（见图1）。

2．冲压CAE软件成形性模拟

零件初始状态形成后，针对零件的成形性进行模拟分析，此阶段预测结果准确度较高，结果更可信。模拟结果如图2所示，通过对塑性应变分布状态进行初步分析，可推断门把手区域存在A面变形。此外，CAE软件也为我们提供了一种直观显示A面变形缺陷的方法：Autoform的表面质量评估功能如图3所示，图中不同颜色代表不同的曲面平整度，不同的颜色可反映出A面的凸凹状态，由此反映A面变形的情况。

3．针对模拟结果分析讨论

针对模拟结果，利用CAE软件的后处理模块及与数据库的比对，即可对此变形的产生原因及变形大小作出进一步的判断。

首先，从CAE模拟的板料成形过程中，寻找A面变形发生的原因。某些时候，门把手处板料与下模的接触状态不平衡，板料受力不均。例如，板料成形到底前27mm处（见图4），板料与下模门把手上部区域已完全贴合，而与下模门把手下部区域却仍未接触，此状态导致了A面变形的发生。

某些时刻，门把手周围不同区域板料存在不同的应变状态。例如，板料成形到底前4?mm处(见图5），门把手A-A截面位置处上模开始接触板料，而B-B截面位置处上模还未与板料接触。分布在把手凹面形状四周形面上的这种不同的应力状态，导致了四周形面变形量的差异，这种差异必将导致A面变形的发生。

其次，从CAE模拟结果判断变形量大小并与数据库比对。

从成形过程中找到A面变形发生的原因后，下一步的工作就是确定变形量的大小，并与已有数据库中车型比对，由此判断此变形对外观的影响程度，是否可接受，并作出是否更改造型的初步建议。图6所示为新造型门把手处与数据库中某款已量产车型把手处CAE模拟结果的对比图。在门把手周围形面上选取塑性应变相差最大的两处，这两处的塑性应变变化值在3%左右，而量产车型在2%以下。通过对比发现，此新车型门把手变形量略大于已量产车型。再将此数值与经验值对比，略超过经验值。由此，CAE模拟的结果提示，此车型门把手A面存在变形缺陷，变形量最大处在3%左右，略高于对比车型及经验值。如果CAE分析结果提示变形量远大于对比车型及经验值，则此时即可给出更改造型的建议。但由于此例中变形量只是略超过经验值，鉴于门把手处由于自身造型的特点，A面变形不可避免，同时考虑客户对独特造型的追求，此时还不能对变形对外观质量的影响程度作最终判断。

图8 把手处A 面变形改善方案

4．从试制件判断A面变形对外观的影响程度

由于CAE的模拟结果提示变形量略大于对比车型及经验值，需要针对新造型开发试制模具。试制模具的开发是对CAE分析结果的一个有效的验证和补充。对试制件表面进行斑马线检测（见图7）等处理措施可以直观地帮助我们观察到A面变形的大小以及对外观品质的影响程度。

5．结论

通过以上CAE判定步骤，若判断此处变形为可接受范畴，影响外观品质的程度较小，则维持原造型不变。反之，则建议更改造型。

针对变形产生的原因，一般从以下3个方面考虑（见图8）：（1）更改门把手的位置，一般是由穿过门特征线的位置下移；（2）更改门把手所在A面的造型，消除负曲率；（3）将门把手部分从门外板件上分出，制作塑料件，其优点是根本解决钣金件此处的变形问题，但同时也带来高成本、匹配难及色差等问题。

CAE判定方法中的关键点分析

在门把手A面变形问题的CAE判定方法中，CAE软件的精确模拟和模拟结果的对比分析尤为重要。其中，CAE分析结果数据库的建立是准确判断的关键，也是一项工作量庞大的工程，是大量分析案例和经验的总结，需要足够的车型积累，大量的软件模拟分析结果与实车状况的比对，同时将这些大规模的统计结果制作成图表形式，通过数值反映出来，以此形成经验值，标准值。当然，这个标准也会随着工艺的不断进步而变化。同时，由于A面变形不是一个明显的直观的缺陷，不像开裂，起皱等容易判断，通过软件模拟及比对分析，仅仅能明确判定某些变形量大的缺陷，对一些数值上超过标准及经验值较小的变形，需要其他手段的辅助判断。目前常用的手段是试制模具，通过试制件进一步判断。试制模具是一种快速成形模具，相比正式模具制造周期更短，成本更低，在模具正式开发之前可以发现更多的问题，将更多的问题在设计阶段就避免和解决。

结语

汽车覆盖件的外观品质正越来越受到顾客的关注，作为主机厂的设计人员也正更加积极地提升覆盖件的外观品质。A面变形问题是影响外观品质的一个重要原因，前期造型阶段冲压CAE分析的参与和针对此缺陷的精确判断，对于前期造型的开发和设计有很高的参考价值。