针对车门外板在冲压成形过程中的表面质量缺陷问题，以某车型前门外板为例，采用AutoForm软件对前期工艺设计阶段进行仿真模拟分析和油石模拟，提前发现外板表面质量缺陷问题。通过工艺优化提出合理的工艺方案和预防措施，在前期做回弹补偿后，对优化前后的制件回弹进行油石模拟分析，对比结果显示，工艺方案的改进对A面缺陷有明显改善。此方案可为车门外板等覆盖件的冲压成形提供参考。

汽车外覆盖件的表面质量是静态精细感中的重要组成部分，其缺陷主要由生产过程造成的非固定点与冲模造成的固定点形成的，非固定点为生产过程中的磕碰、划伤、人为损坏等原因造成的表面质量缺陷，固定点为模具冲压造成的表面质量缺陷，而模具造成固定点表面质量缺陷一直是各汽车厂面临的难题，其中门板在汽车上的装配位置，顾客肉眼望去就能看出表面质量缺陷，所以此关键位置的缺陷问题必须消除。

门板表面质量缺陷描述

此前门外板工序为落料、拉延、修边冲孔侧冲孔、修边冲孔侧冲孔翻边侧翻边整形共4序完成。而表面缺陷主要在拉延工序产生，如图1所示。

图1所示表面质量缺陷出现在门板中部两腰线中间凹陷处，用150mm长油石条打磨后，门板表面表现为多处不规则凹坑、门把手位置凸起等缺陷，经电泳、喷漆后查看，会发现明显的光影扭曲，属于消费者不可接受的表面外观质量问题。

缺陷问题原因分析

零件造型

由于此类型的门板造型平缓，深度约120mm，在两特征棱线中间存在反凹造型，在拉深过程中缺陷位置的材料极易出现胀形不充分，如图2所示。

拉深工艺分析

根据零件造型设计拉深工艺，拔模角在满足成形性能的前提下应尽量小，以提高零件成形所需的拉应力，拉深深度则以保证零件胀形充分为原则，并综合考虑材料利用率等情况，一般控制行程在60mm左右，如图3所示。这样的拉深工艺虽满足成形性的要求，但在拉深过程中不能提供足够的拉应力以达到胀形充分的条件，且板件成形后由于应力不均匀，应力释放后的回弹以及自重会使缺陷无法消除。

表面缺陷解决方案

优化拉深工艺

原拉深工艺的主要缺点是下坎拔模角度过大，造型平缓无法提供足够的拉应力成形，所以需要减小下坎的拔模角度，如图4(a）SEC A-A所示，另为使零件成形过程中消除中间造型凹陷，冲压角度Y向改为-1°，保证产品面中间高于两端；水切和下坎位置拔模角改为15°至20°，圆角改为R10。由于此截面长度大于原工艺截面长度，使这部分板料得到了更大的拉应力，使板料胀形充分均匀，以保证产品的刚度，消除面品缺陷，两侧断面更改为大圆弧面（图4(a）SEC B-B），利于最大限度控制板料流入，使板料拉延充分，以保证产品的刚度和表面质量。拉深工艺优化后，根据制件分析回弹，通过制件的回弹量做回弹补偿，采用AutoForm油石模拟，检查制件表面缺陷。结果显示，工艺方案的改进对A面缺陷有明显改善。

经过CAE分析后，各因素采取合理的水平值对拉深模造型修改。由于工况条件与分析环境的差异，在实际修改时，圆角半径值均比分析值小3～5mm制造，给调试模具留一部分空间进行微调，更改后的模具调试首件最好开裂或隐裂，以达到最优的拉应力，首件未开裂或隐裂可能会出现拉深不充分的状态且无法直观判断。此修改方法不用更改模具的分模线，材料利用率未发生变化，凸模补焊区域为工艺补充区，未破坏模具零件的型面区域，不会对零件造成补焊压伤，凹模直接加工即可。

成形的零件遇到表面质量缺陷时

(1）要对现场拉深件状态与CAE分析结果进行对比，通过对零件拉深筋的调试使生产现场与CAE模拟最大程度地接近；

(2）确认各工序模具型面研合率状态，查看缺陷区域着色是否均匀；

(3）各工序确认工序件状态及模具型面是否有凹坑缺陷，尤其是模具零件淬火区域；

(4）翻边整形模查看翻边凸模的进入顺序，是否会造成材料的单向扭曲；

(5）确认翻边间隙是否均匀。

通过充分排查后才能准确地判断缺陷的起因。

制定修改方案时，首先采用调整拉深筋等均衡材料应变的方案，但如果零件造型等不可改变因素受限，应采用更改成形工艺补充形式等方法阻止缺陷的扩散。

由于模具零件的加工误差，冲床上、下滑块平行误差等实际不良工况条件的存在，成形的零件并不能一次达到理想的状态，需经过现场对模具进行匹配调试。

在模具调试过程中使压料面的进料状态尽量接近分析结果，再根据成形零件的表面质量缺陷制定模具零件偏差加工方案。

结束语

结合AutoForm软件成形性分析和油石模拟可以在前期及时发现表面缺陷质量问题，通过前期工艺优化，提出合理工艺方案和注意后期现场调试细节问题，可以明显改善产品表面质量。在模具设计前应重点关注前期CAE仿真分析结果，既能大大减少调试阶段产生的问题，保证产品质量，又能节省时间，减少人力物力的浪费。

作者简介

田华，高级经理，工程师，主要从事汽车冲压模具工艺与CAE分析工作，曾获得上海市优秀发明选拨赛铜奖和市重点产品质量振兴攻关二等奖。