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轿车纵梁冲床成形工艺剖析

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

轿车纵梁冲床成形工艺剖析
 
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       使用有限元模仿软件Autoform对轿车纵梁进行成形性剖析, 拟定落料→曲折→切边、侧冲孔→翻边、上翻边→侧整形→切边、冲孔、侧切边、侧冲孔的工艺道路, 并对回弹趋势进行猜测。剖析表明:当压边力增大到1500 kN时, 纵梁尾部回弹削减到1.75 mm, 即经过添加压边力可进步零件塑性变形的程度然后削减回弹。经过实践验证, 数值模仿成果对起皱等缺陷的方位和巨细猜测较为准确;数值模仿可对回弹进行定性猜测, 使用其成果进行批改后反复模仿, 可将回弹量由首次猜测的13 mm缩减到最终的2 mm, 再经过丈量实践零件的回弹量并结合数值模仿成果进行补偿和批改, 可进一步进步零件尺度精度。
 
一、工艺剖析
 
    关于轿车纵梁类零件, 一般有两条工艺道路, 一种是拉延成形, 一种是落料后曲折成形。两种工艺道路的特点如表1所示。二手冲床回收?
    因为该车型产值很大, 为了节省成本、缩短周期、进步效益, 最终决议选用落料曲折的工艺道路, 详细为:落料曲折切边、侧冲孔翻边、上翻边侧整形切边、冲孔、侧切边、侧冲孔, 如图1所示。
 
 
表1 轿车纵梁不同工艺道路比较
 
 
图1纵梁冲床工序 (a) 曲折成形 (b) 切边、侧冲孔 (c) 翻边、上翻边 (d) 侧整形 (e) 切边、冲孔、侧切边、侧冲孔
 
 
    该纵梁零件因为形状比较杂乱, 局部资料活动阻力很大, 从CAE剖析成果 (图2) 看, 在侧壁内凹的当地因为减薄过大导致开裂。
 
图2 初步成形性剖析成果
 
 
    经过优化产品 (图3) , 在正面添加一处吸皱凸条 (图3中标号2所示) , 以削减该处的起皱, 侧壁内凹处添加一个三角面 (图3中标号1所示) , 并与周边油滑过渡, 以削减原侧面凹筋特征。
    关于纵梁零件, 尺度精度操控是一个中心环节。其尺度状况直接影响整个纵梁总成和下车体的方位公役, 然后影响车身精度。因而, 关于纵梁零件, 特别是工装定位孔的方位和型面精度的操控尤为重要。在CAE剖析中, 如图4所示, 纵梁两头侧壁回弹较为严重, 最大处到达8.2 mm, 现已远超过正负0.5 mm的允许公役。
 
图3产品优化计划 (a) 优化后 (b) 优化前
 
    对纵梁根部圆角进行受力剖析, 绘制其截面内力图, 如图5所示。该处外侧板料主要受拉应力, 线长伸长, 而内侧板料受压应力, 线长缩短。因为高强板在变形过程中不会全部进入塑性区, 在外载荷去除后, 弹性变形康复, 外侧板料被拉长的线长缩短, 而内侧板料被紧缩的线长会伸长, 由此导致的微观效果就是纵梁侧壁回弹向外打开。而当板料屈从强度越高, 变形过程中的塑性变形部分越少, 弹性变形量越大, 回弹也就越大。
 
图4回弹猜测 (a) 底侧回弹 (b) 顶侧回弹
 
图5 纵梁转角内力图
 
    图6为板料受到压边力和模具效果下的应力状况。板料厚度方向应力σt跟着压边力的增大也增大, 依据Mises屈从原则, 当等效应力大于屈从极限时, 则资料进入塑性屈从阶段。因而, 压边力越大, 则板料的塑性变形越充沛, 回弹越少。图7给出了几种不同压边力下回弹量的比较。其间, 标尺为模仿零件在外法线方向违背标准数模的距离, 单位为mm, 数值为正为正法向, 数值为负为负法向。由图7可知:在100 k N的压边力下, 纵梁尾部回弹约2.5 mm;当压边力增大到1500 k N时, 纵梁尾部回弹削减到1.75 mm。
 
图7不同压边力下回弹量比照 (a) 100 k N (b) 800 k N (c) 1500 k N
 
    因为该纵梁形状杂乱, 尽管主要是曲折成形, 可是在其侧壁不可避免地存在资料的活动。因为没有拉延筋的束缚, 侧壁的板料在成形过程中只受到上下模型腔的束缚, 对侧壁起皱和翘曲的操控成为难点。因而, 工艺规划中还设计了正整形和侧整形两道工序对纵梁的变形进行校正。
 
二、实验验证
 
    为模仿成果和实践零件的比照。从图8能够看出, 模仿时猜测的起皱风险区域在实践零件中出现了显着的起皱 (图8中圆圈部分所示) 。需求添加吸皱特征。
    因为回弹的定量猜测是一个遍及的难点, 需求依据实践零件状况, 结合理论剖析和模仿成果, 关于违背检具的部位进行补偿。图9a为第1轮出件时零件端头回弹的状况, 从图9a能够看出, 两侧侧壁回弹很大, 尤其是靠近法兰边的一段回弹最为严重, 这个趋势与数值模仿猜测的趋势相接近。经过丈量实践回弹值并批改, 重新对模具数模进行补偿后加工, 得到的零件如图9b所示。该零件端头回弹现已得到抑制, 可是靠法兰面的一段补偿过量, 侧壁内收, 仍需求进一步调整批改。由此也能够看出, 回弹补偿的杂乱性和不确定性, 往往需求经过多轮试错才干到达较为抱负的成果。
 
纵梁实践零件和模仿成果比较 (a) 实践零件 (b) 模仿成果
 
实践纵梁零件 (a) 首轮零件 (b) 第1次整改后零件
 
三、定论
 
    (1)增大压边力能够进步板料塑性变形程度, 然后削减回弹量。
    (2)关于杂乱形状的梁类零件, 选用拉延工艺更利于添加压边力, 然后操控回弹。
    (3)回弹的猜测和补偿是一个杂乱的过程, 往往需求结合模仿剖析进行多轮调试才干到达抱负的成果。下一步预备从资料参数和算法方面展开研讨, 以进一步进步猜测精度。
 

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