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                側圍外板成形仿真及工藝優化

                來源:       時間:  2014-12-01 10:30
                側圍外板成形仿真及工藝優化
                常桂靜,梁桂榮,曾兵華
                (重慶長安汽車股份有限→公司模具事業部,重慶,401120)
                摘要:結合側圍外板工藝難點及特征,采用經驗設計和數值∑ 模擬相結合的方法,制定了其沖壓工藝方案。運用數值模擬軟件對↑拉延成形進行模擬和分析,同時對後工序出現的翻▲邊開裂起皺問題進行了原因分析,采取有效▼措施優化成形工藝,成功解決了沖壓件質量問題,為類似零件『工藝方案的制定提供參考。
                關鍵詞:側圍外板數值模擬 開裂 起皺 優化
                Forming analysis and Process Optimization of Side Outer panel
                CHANG Guijing, LIANG Guirong ,ZENG Binghua
                Abstract:The stamping process planning of side outer panel has formulated by using the method of numerical simulation and combining design experience. The numerical simulation of drawing process for side outer panel is studied by using the sheet metal forming analysis software Dynaform. The causes of crack and wrinkle in flanging process are analyzed.The problem have been solved through the effective technical measures, and the quality of the products is guaranteed. The study provide a reference for the process plan of similar part .
                Key wordsside outer panel;numerical simulation;crack;wrikle;optimize
                 
                引言
                側圍外板是汽車外覆蓋件中最為重要的零件,其形狀復雜、成形難度大◥◥、模具結構復雜、裝配♀關系最多,也就決定了它的表面質量及尺寸精度要求極高,因此側圍外板沖壓工藝制定是整個汽車車身開發的技術難∮點。 本文主要從側圍的沖壓工藝設計方面入手,結合數值模擬仿真技術,對側圍的拉延成形過程進行了模擬分析。同時通過對後工序ㄨ翻邊整形開裂起皺問題的整改,積累了側圍外板翻邊整形問題∮解決方法的寶一直沒有名字貴經驗,為解決此類問題提供東西了很好的參考作用。
                零件的工藝性及有限元分析
                2.1 零件工藝性分◥析及工序安排
                圖1所示為某側@圍外板零件圖,材料為DC05,料厚0.7mm。從圖可以看出,該零件形狀復雜,型面↓高差較大,局部成形較多,是典型的汽車覆蓋▆件。
                    在側圍Ψ外板的制造過程中,要經過落料、拉延、切邊、翻邊、沖孔等多道工序才能完成,而拉』延工序是其中的關鍵,它直接影響到產品質量、材料利用ㄨ率、生產效率及制造成本。如圖1所示零件大部分棱線部位側@ 壁斜度小,圓角半徑較小,變形過度集∏中,易產生塑性破裂。因此在工藝數模設計時做了♂過拉延處理,即將局部側壁拔模角度增大,同時增大圓角▽半徑。
                產品沖壓成形工藝的確定過程,就是分析和預測板料在變形過程中可能產生的缺陷,並采取一︻定的措施,以消除和防止沖壓缺陷,同時考慮∑制造能力、沖壓設備、投資成本等因素。
                 
                 圖1 某側圍外板零件圖                                                    圖2  落料形狀
                根據該零件的工藝性和本身的結構特點,結合實▲際生產情況,側圍Ψ外板的工藝過程如下:
                工序一:落料
                工序二:拉延
                工序三:切邊+整形+側切+側沖孔
                工序四:切邊+沖孔+整形+側整+側翻+側切
                工序五:翻邊+側翻+整形+側沖孔+沖孔+切邊
                2.2 拉延成形數值模擬
                為了減少拉延的調試時間,從而縮短生產周期▂,本文運用數值模擬軟件Dynaform進↑行了沖壓成形分析。在設計階段對拉延過程中可時候能產生的缺陷進行預測並加以消除,為設計人員在模具設計和工藝參數制定時提供可靠的理々論依據。
                沖壓成形分析選用的材料為DC05,厚度0.7mm, 考慮到材料利用及零件的成形性,坯料采用落料形狀,如圖2所示。摩擦系◥數為0.125,壓邊力為85t。經過多次的模擬分析計算及工藝優化,得到最←終分析結←果如圖3所示,由圖可以看出零件拉延成形變形比較充分,材料流〇動均勻,產品部分無明顯的開裂和起皺,實際生產◥的拉延工序件見圖4。

                圖3  拉延成形分析結果
                 

                實際拉延工序件№
                側圍外板前窗框A柱上部︼成形方案優化
                3.1 A處側翻邊開裂、疊料⌒的問題
                該側圍外板模具經過長時間的調試,最突出的難點最終表現在零件A柱上部(圖1A處)側翻邊時容易開裂,並在前端形成疊√料,嚴重影響模具的』開發進程,進而影響裝車。產品形狀和翻邊開裂疊料情況如徒弟啊圖5和圖6所示。

                                   產品形狀                                6   實際翻邊◢開裂、疊料
                3.2 原因分析
                如圖7所示,該側圍外板產品A柱上部側翻邊高度★大(一般的側圍高度為25mm,該側圍高35mm),與翼子板搭接面臺階高10mm(一般的側圍高度為5~8mm),翻邊線夾角ξ很小的“三角形”,夾角只有146.7度左右(夾角∮越接近180度越不會形成疊料),導致側翻邊時在最高的尖角處撕裂。另外,此形狀決定了拉延時在“三角形”區域聚集了過多的材≡料,而此處側翻邊時的ζ 法蘭面為平面,把三角形狀的材料在側圍邊上整形為平面,如果排不出多余的材料必然形成疊料。
                 
                7   產品尺寸示意圖
                3.3 解決措施
                側圍外板的A柱上部都是優先考慮先切邊再◥側翻邊的工藝,在此工藝無法解決疊料⌒的問題時才考慮使用先側翻邊再切邊的工藝。該側圍外板正是采用後一↘種工藝,即側圍外板在使用先切邊再側翻邊工藝造形疊料的情況▓下,改為先側翻邊再掩飾住了自己眼神中切邊的工藝,經過多次的CAE分析驗證最終得出了一種較好的方案(如圖8所示)。在拉延過程中盡量的少聚「積材料,側翻邊時把多余的材料分散在一個較大的區域,達到消除疊料的效果,CAE分析結←果如圖9

                      
                 
                                    圖8   整改@ 後數模形狀                                 9   翻邊CAE分析結果

                通過這種工▅藝優化後,拉延、翻邊整形模具運行狀態很好,試制件狀態良好(圖10),A處區域無疊料現象,起皺現象ζ基本消除,焊接◆邊的平整度達到了焊裝和總裝的要求。

                10   解決開裂、疊料問題的實際樣件
                側圍那人露出了得逞輪轂部位B處∞起皺嚴重問題整改
                      圖1 B處疊料主要是因為整︻形量太大,導致ω 整形時無法將材料完全吸收和排出,疊料情況如圖11。
                 
                11   B處翻邊疊料情況
                原工藝采用拉延出一部分形狀後序整形的方』法,整形量較大達√到近8mm。在保證B處在拉延不開裂的情況下,此臺階盡量拉延到位,使整形量相對※減少到3.5mm左右,整形時疊▃料缺陷消除。整改前後數模對比︾如下圖:
                 
                12   整改前後數模對比
                               
                13   整改後樣件效果                                  14   生產出的合格零件
                5、結論
                1)結合數值模擬∏仿真結果對拉延型面進行優化,可∞以大大改善零件成形時的力學條件,充分發揮材料的塑性變形能力,保證拉延過程中無起皺、開裂出現;
                2)充分結合數㊣ 值模擬仿真技術進行工藝方案設計,有效雷鳴提高了模具設計質量和效率,進被吳姍姍而縮短模具設計、制造和調試周期;
                2)實現了側圍內板▓的全工序CAE分析,為提高產品開發的成功率和產品質△量提供了有利銀色青龍偃月刀保障;
                3)提出側圍外板A柱上部、輪轂部位成形難點的合理解決方案,為以後其它車型側圍〓外板模具的開發打下堅實︽的基礎。
                 
                參考文獻
                [1]崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術.北京:機械工名字業出版社,2003.6
                [2]楊玉英.大型薄板沖壓技術.國防〓工業出版社,1996:1199
                [3]林忠欽等.車身覆蓋件沖壓成形仿真.北京:機械工業出版社,2005
                [4]鄭瑩,李尚健等.汽車覆蓋件沒事成形數值模擬研究.中國機械工程,1997,8(4): 31~33
                 
                作者簡介:常桂靜(1979-),女(漢族),河北◇泊頭人,工程師,主要從事覆蓋件模◣具CAD/CAE/CAM方面的而他兩只手心迅速研究與工作,地址:重慶市渝北區空港大道603號模具事業部,(電話)023-67418856,(電子信箱)changgj@163.com
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                由中國模具工業協會組ζ編、武兵書會長主編、18位模具行業專※家、教授參與撰稿的《中國戰略性新興∞產業研究與... 更多
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