隨著國家相關標準對安全性、節能環保的要求越來越高，人們對汽車安全性和低油耗的愈發重視，高強度鋼板（HSS）甚至超高強度鋼板（AHSS）的大量應用已成為提升汽車結構安全性和輕量化的重要方法。相對于低碳鋼板，高強度鋼板的力學性能特點是屈服強度和抗拉強度高，延伸率低，進而導致高強度鋼板零件沖壓成形回彈控制尤其困難。在這個背景下，僅憑借工程師的經驗已經不足以提供可靠和準確的高強度鋼板回彈控制方案，基于高精度CAE（計算機輔助工程）數值模擬在試模前進行回彈預測和控制方案驗證已成為行業技術發展的客觀要求。其中，基于CAE數值模擬開展高強度鋼板沖壓回彈預測和補償是控制回彈最為有效和普遍使用的方式之一。本文研究了影響多工序沖壓回彈分析精度的關鍵因素，回彈分析和補償的基本原則，以及補償策略的選擇。影響高強度鋼板多工序沖壓回彈分析精度的關鍵因素
在高強度鋼板的沖壓回彈數值模擬過程中，影響分析精度的因素很多，相關的論文均有所總結。對于多工序沖壓回彈分析而言，前工序的設定對后工序的計算結果有著較大影響，有必要強調的兩個主要因素：材料本構模型及參數和成形力設定。在多工序成形過程中，材料往往承受拉伸-壓縮的循環載荷，同一個區域在前工序中承受“拉伸”載荷，在后工序中則受到“壓縮”載荷。由于包辛格效應的影響，金屬材料承受循環載荷加載后，屈服強度會發生變化。因此，高強度鋼板多工序沖壓回彈有必要優先選擇考慮包辛格效應的材料本構模型，而不是等向強化的材料模型。本文建議應用吉田-上森材料模型（YU模型），它考慮了彈性模量隨塑性應變的變化而變化和包辛格效應的影響，其計算精度的準確性已在業界得到了高度認可。在成形力設定方面，壓力機噸位的上限決定了模具在成形過程中所能提供的最大載荷。如果壓力機噸位不足，則鈑金幾何特征在沖壓過程中不可能得到充分成形，并且鈑金在成形過程中的殘余應力也有所區別。當某工序的成形力改變時，該工序的仿真計算結果輸出映射至后工序的應力、應變皆有不同，零件的最終回彈分析精度也將受到較大影響，有必要在仿真過程中按實際使用的壓力機噸位設定成形力上限。
高強度鋼板多工序沖壓回彈補償
回彈補償是指完成沖壓回彈分析或試模檢測回彈量后，將鈑金零件的回彈量反向補償到原始數模面上，重構新的模具數模，從而達到回彈控制的目的。之前回彈補償的工作需要工程師在CAD軟件中手動調整模具原始數模，工作量大且對工程師經驗要求較高。現在以JSTAMP/NV為代表的沖壓CAE軟件已發布了自動回彈補償的功能，只需設定補償目標要求，由軟件自動生成迭代補償數模面。以JSTAMP軟件為例，其集成了兩種主要的回彈補償方法，即回彈位移補償和回彈形狀差分補償。前者基于Karafillis和Boyce兩位學者于1996年提出的SF(Spring Forward）方法，通過施加與成形后內力方向相反的力，來計算模具型面的補償，特點是補償快，不足是不適用于多次迭代，且對于部分特征復雜的模具型面補償效果不佳。后者是基于Wagoner等學者于2004年提出的DA(Displacement Adjustment）方法，通過給模具型面施加一個與回彈方向相反的位移對模具型面進行補償，該方法還可用于基于試模掃描數據的補償�；趦煞N方法的特征，本文建議第一輪補償可采用回彈位移補償法，后續的補償則均采用回彈形狀差分補償，如圖1所示。
回彈補償的流程如圖2所示。首先，因為回彈補償是模擬解決沖壓回彈缺陷的辦法，在此之前，零件的成形性缺陷（破裂和褶皺）需予以解決，否則回彈分析補償的計算對于模具研發沒有意義。其次，回彈分析完成后，有必要確認回彈分析結果的合理性，包括：有無結果異常或網格畸變的單元，回彈是否收斂，結果是否穩定可靠（如：回彈分析約束點的選擇）等等。同時，在這個環節中還需要確認回彈量檢測的方法，即零件回彈分析后的網格與目標形狀數據的對齊方式，對齊方式對回彈量數值的檢測結果影響很大，如圖3所示。對齊方式的選擇需要考慮后續回彈補償數模的質量，一般建議優先考慮關鍵區域，同時務必保證每輪的回彈補償都按照相同的對齊方式進行，以保證回彈量檢測標準統一。再次，回彈補償策略是指在哪些工序進行回彈補償，以及回彈量在各工序的補償量。補償策略一般可分為三種，包括：全部補償到某一個工序數模（如：拉延模）；全部工序進行補償，將各自的回彈補償至自身數模，每工序均補償至目標形狀；以及部分工序模具進行補償。補償策略的選擇對于模具制造補償調試的效果和周期影響很大，有必要整體考慮，在試模前基于CAE數值仿真對比各補償策略的優劣。
