在汽车底盘前纵梁零件的冲压工艺设计过程中，通过对产品工艺性进行评估，科学地进行冲压工艺补充造型，结合CAE分析技术进行模面的数模再造补偿，可以使制件成形质量满足要求，并有效地避免零件后期调试的回弹、扭曲缺陷，减少模具调试次数，缩短模具制造周期和制造成本。

汽车前纵梁产品在车身结构中承受着整车的有效载荷，是整车承受冲击力、碰撞力的关键部件，决定着整车的载重量，关系着整车的安全性能。为了减少整车质量，大部分主机厂都采用屈服强度较高的钢板，厚度相对于“五门一盖”零件较厚，既能满足车载强度，又能满足车辆轻量化的要求。纵梁零件具有形状复杂、外形不规则、板料厚、屈服强度高以及成形后翘曲、扭曲和回弹严重等特点，因此，需针对前纵梁产品的缺陷进行预测，提前对可能出现的缺陷采取对策。但如何有效利用工艺手段克服上述不足，保证产品质量，已经成为整个模具行业技术研究的重点，并对实现汽车轻量化、节约能源、保护环境和提高安全性能等具有重要意义。

本文以某公司载重货车的左/右前纵梁为例，介绍了其冲压工艺设计及回弹扭曲控制要点。通过CAE模拟仿真技术优化冲压工艺造型设计，使之成形更加充分；提前预测产品和工艺造型缺陷，并对回弹、扭曲进行补偿；实现数模再造技术，确保产品最终质量；避免后期模具调试靠钳工打磨、修抛解决缺陷；减少模具实际调试次数，进而达到缩短模具制造周期、降低生产调试成本并提高企业生产效能的目的。

产品工艺性设计

1．产品材料属性

左/右前纵梁（见图1）材料在车身结构中承担碰撞安全、行驶稳定性等作用，其材料属于比较典型的加磷高强度冷连扎钢板，材料属性如表所示。

2. 产品工艺性评估

该产品是比较典型的载重货车前纵梁零件，形状复杂、正面侧面均为S形、落差大。在零件冲压成形过程中，由于应力、应变的不均，该产品极易产生回弹、翘曲等缺陷，是整个汽车模具行业冲压工艺规划设计中的难点。

3. 工艺补充造型

前纵梁零件的冲压工艺造型对于零件的最终品质至关重要，也是汽车模具开发的核心技术之一。就产品凸缘面来说，通常有以下三种造型方案：

（1）直接将产品凸缘作为拉延压料面，后工序修边、整形和冲孔。这种造型方法简单、成形深度较浅，但其存在的不足是，材料流入不均匀，易产生成形不充分、压料面不平等缺陷。

（2）把产品全部作为凸模成形，拉延出全部产品形状，后工序修边、整形和冲孔。这种造型方法的不足是，成形深度大，易开裂且材料利用率较低。

（3）左边局部凸缘面在凸模成形，右边形状较深的部位采用凸缘做压料面，后工序修边、整形和冲孔，如图3所示。这样的优点是零件全部拉延成形，刚性好且变形小，可提高材料利用率，并有效应对零件回弹、扭曲和凸缘翘曲问题。

4. CAE分析

（1）回弹分析

前纵梁零件的常见缺陷主要是回弹和扭曲，此时常用的CAE拉延成形性分析已不能满足需求，为更准确地对零件缺陷进行预测，需要对零件进行全工序分析，即按照“拉延—修边—整形”的工艺流程对零件进行回弹分析，如图4所示。此分析应在拉延稳定性分析判定合格后进行，并依照检具状态设定支撑点和夹紧点，否则会影响回弹分析的准确度。

（2）回弹补偿

对零件进行回弹补偿应在零件的工艺造型和工序最优的状态下进行，以获取最佳的零件状态和相对小的补偿量。综合之前所述方案和回弹分析的结果（最大回弹量为1.8mm），可在此基础上进行回弹补偿。

对于回弹补偿，我们可借助CAE软件的自动补偿功能实现，通过设定补偿工序、补偿区域和过渡区域，软件可自动对比基准数模并进行型面补偿和回弹分析。这里要注意的是：分析参数的设置应与原分析状态一致，这样才能保证回弹补偿的准确性。此补偿可循环进行直至零件达到合格状态。对于简单的内板零件可以直接应用补偿后的数模，外板及重要零件不建议直接应用。

此前纵梁经过两轮回弹补偿后达到合格状态（型面公差±0.5mm），我们参照软件的补偿数值，利用NX4软件进行数模再造，分别体现补偿后的各工序数模，如图5所示。

调试与验证

通过科学的工艺补充造型，紧密结合CAE全工序分析、回弹补偿和数模再造等核心冲压工艺技术的应用，该产品的首次调试效果基本符合预期，仅因毛坯偏置出现一端局部开裂，调整坯料定位以及压边力后予以解决；经检测制件回弹、扭曲等缺陷得到有效控制，与CAE分析结果基本吻合。该件通过上述技术的应用，提高了最终产品的综合质量，减少了试模次数，节约了人力、材料和设备成本，为后序模具型面的精细化研配提供了基准，确保了首轮试装件的及时供应。调试结果如图6所示。

首轮样件合格率检测报告显示，产品的基准合格率达100%，型面合格率约80%，孔合格率在80%以上，切边合格率近100%。

结语

汽车纵梁产品模具的开发相对于“五门一盖”来说是一个全新的专业，因产品本身结构复杂，具有无规则、高强度和板料厚等特点，易造成后期调试零件的扭曲、回弹缺陷。如何寻找合理解决措施是国内外行业面临的一项重大课题。CAE成形分析、回弹补偿是一个反复模拟、逐渐逼近的过程，每一次模拟后的解析和采取的具体工艺措施是CAE模拟技术的核心，逐渐形成企业的核心经验数据库，为汽车纵梁零件模具的开发提供了重要指导意义。