欢迎光临东莞市大鑫机械设备经营部 收藏本站| 网站地图| RSS订阅| XML
全国统一服务热线
13537311221
当前位置:主页 > 资讯中心 > 行业动态 >

车身前地板冲压工艺剖析及整改方案验证

文章出处:daxin989 人气:发表时间:2021-08-06 17:11

车身前地板冲压工艺剖析及整改方案验证
 
尽力是成功的根底,信息是成功的助力,分享技术干货,交流技术难题;传播有态度的新闻,有能量的信息。 让更多人了解汽车行业的细节!
 
某车型左前地板 2 号横梁,如图 1 所示。厚度 为 1. 8 mm,材质为 B340 / 590DP。产品尺寸:长 497 mm,宽 129 mm,高 45 mm。该零件为汽车车身上典 型的梁形结构件,且为高强度钢板,其形状、材质都 具有必定的代表性。产品形状特征为:产品顶部部分有装置面,且 与产品顶部呈必定倾斜视点,在图 1 主视图中虚 线范围内( 即顶部斜平面上) 具有部分洼陷的结 构,如图 1 中 A-A 截面所示。该类洼陷形状在冲压模具工艺中,属于反向成形,即洼陷方向与成形方向相反。
 
1.1 CAE 成形模仿剖析及成果
 
单元类型为弹塑性壳单元 EPS-11,网格划分精度控制参数:初始单元尺寸为 20 mm;最大单元角为 22. 5度; 圆角穿透系数为 0. 22 mm(即网格单元比较规范边 界,差错间隔超越 0. 22 mm 时,软件自行从头划 分);网格细化等级为 6 级。成形参数: 压边力为 464. 9 kN; 冲突因数为 0. 15。拉延筋形式:等效拉延筋(区别于实践拉延筋 的一种阻力等效模型,即为进步运算效率,对拉延筋 阻力选用无量纲的阻力因子或单位长度上的阻力进 行标明)。CAE 剖析成果如图 2 所示。左图点云中每一 个点,都与右图中的一个网格相对应。点云中点的 方位,标明晰该网格的应变状况。点云中实、虚线内 点云和右图中实、虚线内的网格相对应。判断产品是否开裂,需求结合 FLD 图和变薄率 2 个方面进行断定。从图 2 中 FLD 及成形云图可知,产品在部分反向成形部位发生了决裂现象; 变薄率方面,依据相关材料,关于一般材料钢板,变薄率应控制在 25% 以内 ;关于高强度板,变薄率应控制在 20% 以内。从图 3 模仿成果图中可知, 最大减薄率为 31. 4% ,远高于所能承受的变薄要求范围,因而可得出结论,产品在部分反向成形区域发 生了决裂。
 
2 决裂原因剖析 
 
从图 2 中 FLD 图可知,决裂区应变为平面应变。平面应变状况,即板料的次应变为 0 的状况。从成形极限曲线的形状也可看出,在该状况下,板料 决裂时主应变值比较其他状况最低,即板料在该状 态下最容易发生决裂。因而在拉延成形中,平面应变状况是一种成形状况差的应变状况,应当尽力避 免。由图 4 中仿真成果的 FLD 图可知,改变 A 点材 料的平面应变状况,可从 3 方面入手。
 
(1) 下降主 应变方向上的应变值,使目标点下移,脱离易开裂区 或临界区(a 方向)。(2)正向增大次应变( b 方向) 或反向增大次应变(c 方向),使目标点的应变状况 在 FLD 图中向左下移进入拉-压应变状况或右下移进入拉-拉应变状况,从而进入安全区。欲使目标点左移,则应该减小次应变方向的进料阻力,可经过减小该方向上板料尺寸,下降拉延筋阻力,扩大凹模 圆角,改善光滑条件等手法加以完结。欲使目标点 右移,则应添加次应变方向上的进料阻力,可经过增 加该方向上的板料尺寸,进步拉延筋阻力,减小凹模 圆角等手法完结。二手冲床回收?
 
(3) 以上两方面一起进行( d 方 向、e 方向) 。 
 
因产品决裂部位靠近中部,其主应变方向为产品横向,次应变方向为产品纵向。因为决裂区在纵向离产品鸿沟太远,经过调节产品纵向进料阻力影响次应变,使产品脱离平面应变区难以完结。多次模仿的成果也验证了这种方案不可行。再尝试选用下降主应变值,使决裂区应变状况 下移到安全区。模仿成果标明,减小板料宽度尺寸、 下降左右侧拉延筋阻力、扩大凹模圆角、下降冲突因数等手法,只能使图 5 中所示 A,C 区域进料速度加快,导致该区域成形功能变差,关于 B 区域的抗决裂功能却无法得到改善,即无法使 FLD 图中的主应变值下降。
 
剖析图 5 中易决裂部位初始接触状况可知,顶部的板料此刻在压边圈和产品顶部两边 R 角的效果下,已充沛绷紧,模仿剖析也标明,在尔后的反向成形中,板料无法从产品两边进入反向成形区,即反 向成形区要完全依托顶部区域的材料,经过其本身 延展达到,这是选用上面办法无法进步其抗决裂性 能的原因。整张板料作为一个整体,在压边力、凸模、凹模归纳效果下,引起平面变形。在平面上,所受的外力 主要由以下几部分构成,如图 6 所示:两边板料受压 边力发生的阻力 F1 和 F6 ;两边凹模口 R 发生的阻 力 F2 和 F5 ;凸模顶部两边 R 发生的冲突阻力。 
 
需求说明的是,因为产品形状复杂多变,不同的行程下 板料形状改变不同,且各力对同一区域的成形影响 也有大有小、不断改变,因而难以经过简略的受力分 析进行板料成形核算。关于顶部易决裂区,压边圈阻力 F1 ,F6 以及凹 模 R 阻力 F2 ,F5 间隔较远,因而对其影响较小,而 最接近的力为 F3 与 F4 ,如能削减 F3 ,F4 ,则参加变 形的材料会大大添加,利于反向成形。F3 ,F4 的发生,是因为在凹模向下运动进程 中,供给压力使板料变形包住凸模 R 角,凸模 R 角 发生法向反效果力(接触力) ,该接触力发生板料 位移的冲突力,是阻碍反向成形时板料流入的最 直接外力。因而,能够经过成形时削减阻力 F3 ,F4 的原理来减小板料流入难度。能够确定的是,随 着拉伸的进行,板料形状越接近终究产品形状,板 料包住 R 角的区域也不断扩大,导致流动阻力不 断添加;能够从模具结构上考虑,提前进行板料在 顶部的反向成形,使板料在较为平整的状况下局 部反向成形。
 
3 解决方案及验证 
 
3. 1 顶部反向成形拉延模具结构规划 
 
顶部反向成形拉延模具结构如图 7 所示。与一般拉延模具结构比较,在凹模内添加一个反向成形 滑块,并在绷簧效果下伸出凹模型腔必定行程。当压料器压住板料向下开端成形时,反向成形滑块型 面先接触到板料,并在强力绷簧的效果下开端成形。此刻因为板料状况较为陡峭(板料截面形状见图 6),进料阻力小,能够有更多的板料参加部分反向 成形。跟着模具下行,部分反向成形完结,然后反向成形滑块上部与凹模模具顶部相接触镦死,二者结 合为一整体,与一般拉延模具一样继续拉延成形直 至完毕。顶部反向成形完毕后,因为凸模顶部圆角 阻力增大,板料在成形图 5 中 A,C 区域形状时,顶 部反向成形区域的板料并不参加 A,C 区域的成形, 使反向成形区域板料不易拉伸决裂。
 
3. 2 弹力源挑选 
 
欲完结上述模具结构,关键在于弹力源挑选。因为一般螺旋绷簧的压力较小,且初始力为 0,无法 在成形初始就供给反向成形所需的较大的成形力。别的,模具结构为单动结构,反向成形结构在上模 (凹模)内,因而也不能运用压力机的气垫力。经归纳考虑,挑选氮气绷簧。氮气绷簧用氮气作为作业介质,将其高压密封 在缸体内,外力经过柱杆紧缩氮气,运用高压氮气压 缩后的弹复功能获得弹性力,因而它的作业能够近 似认为是等温膨胀紧缩进程,遵循物理学上的波义耳-马略特气体状况方程:
 
成形压料力核算进程如下所述。因板料厚度大,且为高强度钢板,因而成形力相 对较大,故选用紧凑型氮气绷簧,直径为 63 mm,初始负载为 30 kN,最大行程为 25 mm,最大负载为 46. 2 kN。经剖析冲压件数据,反向成形行程为 18 mm,因而模具中成形滑块行程可取 20 mm,占氮气 绷簧总行程的 80% 。经查绷簧负载特性图可知,该 处行程负载力约为 42. 5 kN。
 
先选用 6 只氮气绷簧模仿成构成果。
 
因成形模仿软件中仅允许输入线性力,暂无法 输入曲线函数标明的复杂力,而且没有氮气绷簧的 弹力-行程曲线材料,因而可将氮气绷簧近似视为 线性力。每只刚度 k 近似为: 
 
 
初始负荷为 180 000 N, 6 只绷簧刚度为 3750 N/ mm,用直线方程拟合后为:
氮气绷簧负载特性图如图 8 中黑色虚线所示 (图示为 6 只绷簧并联运用)。 
 
直线拟合后的氮气绷簧负载特性见图 8 中粗实 线所示(6 只绷簧并联运用)。 
 
从图 8 可知,模仿简化后与实践负载特性之间有较大差错,因而处需拉 延开端时能供给足够大的成形力满意反向成形即 可,一旦反向成形完结,后续力的状况实践并不影响成构成果。 
 
3. 3 新结构仿真成果 
 
将以上条件代入 AutoForm 软件模仿成构成果 如图 9 所示。剖析 FLD 图、成形性云图可知,与图 2、图 3 比较,抗决裂功能大大进步;从减薄率方面分 析,优化前为 31. 4% ,优化后为 23. 4% 。板料变薄状况已大大好转。因而可得出结论:越在行程前期 进行反向成形,越有利于反向成形区抗决裂功能的进步。 
 
依据以上剖析,从头调整氮气绷簧数量,选用 9 只氮气绷簧,负载-行程用直线方程拟合后方程为: F = 5. 625L+270 (3) 选用 9 只氮气绷簧后,成形模仿成果如图 10 所示。从图 10 可看出,因为预先反向成形,使更 多材料参加成形,产品在反向成形顶部成构成果 杰出,没有发生决裂状况( FLD 图显示,部分区域 虽处于临界区,但靠近安全区) 。考虑到 CAE 模 拟与实践状况之间的差错,以及线性模仿氮气弹 簧弹力-行程与实践状况的差错,实践生产时,可 预留 10 ~ 11 只氮气绷簧的装置方位,经过试模确 定终究数量。
3. 4 新结构验证 
 
依据以上思路,规划了模具结构,经泡沫实型铸 造、加工、装配、调试后,得到终究产品如图 11 所示, 可知产品外观杰出,无决裂缺陷发生,标明这种预成 形模具规划方案是可行的。
 
4 结论 
 
以左前地板 2 号横梁为例,进行了成形性仿真 剖析,提出了顶部反向成形拉延模具结构,并对此模具结构进行了成形性剖析,成果标明该结构进步了抗决裂功能。
 

此文关键字:车身前地板冲压工艺剖析及整改方案验证

同类文章排行

最新资讯文章

您的浏览历史

    正在加载...