引擎蓋外板作為汽車白車身外覆蓋件的元件之一，任何表面質量缺陷都會暴露給消費者，影響使用者體驗，因此引擎蓋外板的設計與製造過程非常重要。在引擎蓋外板的設計製造過程中，由於造型設計時工藝考慮不足或者工藝設計及模具除錯不到位會造成引擎蓋外板的質量缺陷，如起皺、衝擊線、剛性不足等。而剛性不足會造成引擎蓋外板的凹陷、異響等問題，因此必須採取相應措施避免剛性不足的發生。

剛性不足的原因

排除材料自身力學效能的影響外，引擎蓋外板發生剛性不足其根本原因是板料在成形過程中塑性變形不充分。根據實際生產經驗，利用Autoform軟體分析引擎蓋外板的減薄率、主應變及材料的流入量等引數，發現當減薄率及主應變越大，材料流入量越小時，材料的塑性變形越充分，越不容易發生剛性不足問題。

圖1 引擎蓋外板減薄率

圖2 引擎蓋外板主應變

圖1、圖2所示為某車型的引擎蓋外板CAE分析後的減薄率與主應變結果。根據經驗，主應變>3%，減薄率≥3%時板料剛性良好，而圖2橢圓內的材料以雙向拉應力作用的拉深變形為主，主應變略小於3%，是發生剛性不足的風險位置。根據實際零件的檢測結果，該處由於拉深不夠充分，發生了剛性不足問題。

預防措施

解決引擎蓋外板的剛性不足問題，主要就是減少材料四周的流入量，使中間區域性材料充分減薄而脹拉成形，使材料塑性變形充分，增加零件的剛性。根據這個思路可以從零件造型設計、衝壓工藝設計、模具製造等方面提出解決措施。

零件造型及設計階段

圖3所示為引擎蓋外板的表面有較大麴率時材料的流動情況，由圖3可知，曲率較大時中間部分的材料流動困難，很難使其伸長變形，易發生剛性不足的問題，一般要求引擎蓋外板表面曲率≤100000mm，如圖4所示。部分車型由於造型需求，曲率較大，可以考慮更換材料，用烘烤硬化鋼代替普通鋼板或者增加材料厚度等措施改善零件剛性不足問題。

圖3 引擎蓋曲率較大的情況

圖4 引擎蓋曲率較小的情況

衝壓工藝設計階段

01

衝壓方向

衝壓工藝設計時首先考慮引擎蓋的衝壓方向，使前後端的拉深深度差異最小，材料能夠均勻拉深，還能有效減小衝擊線對外觀質量的影響，如圖5所示。

圖5 引擎蓋的衝壓方向

02

衝壓工藝補充

工藝補充的設計直接影響零件的材料利用率及零件的成形質量，如果拉深補充深度太深則會影響零件成形性及降低材料的利用率，拉深補充深度淺又會使零件拉深不充分，影響零件的剛性，因此應選擇合理的拉深補充材料。為了使引擎蓋外板拉深充分的同時有良好的成形性，零件兩側的拉深深度一般設定為30~35mm，並設定30°左右的拔模角度，適當增大凸、凹模圓角，如圖6所示。某些車型基於造型設計理念，引擎蓋外板整體有內凹的趨勢，這樣的零件造型不利於中間材料充分拉深變形，因此需要在工藝補充上設定如圖7所示的工藝餘料，使板料在成形過程中工藝餘料部分先接觸上模，後期成形過程對中間板料有一個拽料作用，防止板料發生疊料，使其充分成形。

圖6 引擎蓋外板拉深補充設定

圖7 引擎蓋外板拉深補充餘料設定

03

進料阻力

為了保證引擎蓋A面材料的充分拉深，需要透過進料阻力控制四周多餘材料的流入。進料阻力太小，則材料流入容易，造成材料堆積；進料阻力太大，則徑向拉應力大，會造成頸壁部分拉裂，因此需要設定合理的進料阻力。一般透過調節壓邊力和拉深筋來控制進料阻力，如果零件剛性不足、材料流入量大，則在零件周圈合理佈置方筋，增大壓邊力控制方筋外側的材料流入量，成形較充分，提高材料利用率，如圖8所示。圖9所示為某車型佈置方筋後引擎蓋外板的減薄率及材料流入量。

圖8 引擎蓋拉深筋設定

圖9 某車型引擎蓋外板材料流入量及減薄率

04

模具零件補償

引擎蓋外板中間大平面處剛性不足時，在重力作用下會產生凹陷。透過Autoform分析可以預測引擎蓋外板是否存在剛性不足的風險，如果存在，可以在工藝階段對模具零件設定補償，如圖10所示，模具零件中間部分做凸起的補償，能解決引擎蓋外板剛性不足引起的凹陷。

圖10 引擎蓋外板模具零件補償方案

零件開發階段

某些車型的引擎蓋外板由於前期造型及零件設計或者衝壓工藝設計的不合理，會造成最終零件的剛性不足，很難通過後期模具除錯方式解決。為保證零件開發進度，可以採取在剛性不足位置貼上補強材料的方式。貼上補強材料的方式可以明顯提高引擎蓋剛性，但是貼上補強材料、減震膠及板材在不同溫度條件下變形量不同，會造成引擎蓋外板拉坑現象，還需要合理佈置貼上膠點。此外，貼上補強材料應力集中部位也會造成引擎蓋外板過塗裝烘烤後產生凹坑現象，需要採取補強材料剪圓角、開洞、剪波浪等方法處理。圖11所示為某車型利用補強材料方式成功解決引擎蓋外板剛性不足的案例。

圖11 某車型引擎蓋外板貼上補強材料案例

▍

原文作者：

許喬陽、王良芬、韓超、陳嵩山

▍

作者

單位

：

風度（常州）汽車研發院有限公司