尾門內(nèi)板三動(dòng)拉延沖壓工藝研究

2016-09-09 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

尾門內(nèi)板作為常見(jiàn)的三廂車覆蓋件,其特點(diǎn)為造型復(fù)雜、成形難度大、尺寸精度要求高。拉延工藝是該類零件沖壓工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)模具制造商針對(duì)尾門內(nèi)板的沖壓工藝設(shè)計(jì)研究和生產(chǎn)實(shí)踐不少,也積累了一些成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)。

近年來(lái),為滿足消費(fèi)者的多樣性、獨(dú)特性需求,各汽車廠家推陳出新,新產(chǎn)品新造型層出不窮,汽車覆蓋件也越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí),汽車廠家也越來(lái)越來(lái)重視成本控制和零件質(zhì)量精度控制。常用的針對(duì)尾門內(nèi)板的沖壓工藝方法對(duì)某些造型夸張的零件已不適用,或達(dá)不到廠家對(duì)零件的成本控制及質(zhì)量精度要求,這就要求在沖壓工藝方法上作出創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本文即以某車型尾門內(nèi)板為例,介紹三動(dòng)拉延成形方式在該類零件上的應(yīng)用,并對(duì)目前調(diào)試過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明和總結(jié)。

零件分析

產(chǎn)品信息

本文尾門內(nèi)板的厚度為0.7mm,材料為DX56 D+Z 100 MBO,重量為5kg,理論毛坯尺寸為1660mm×1255mm,零件如圖1所示,材料參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 零件材料主要參數(shù)

材料牌號(hào)	屈服強(qiáng)度σ0/MPa	抗拉強(qiáng)度Rm/MPa	各向異性n	延伸率%	應(yīng)變r0	應(yīng)變r45	應(yīng)變r90
DX56 D+Z 100 MBO	158.0	283.8	0.23	46	2.15	2.29	2.87

零件成形難點(diǎn)

經(jīng)過(guò)初步CAE分析及工藝規(guī)劃判斷,有以下成形難點(diǎn):

⑴拉延開(kāi)裂。圖2a紅圈所示位置零件造型變化陡,拉延極易開(kāi)裂。若按常規(guī)思路,采用先降低拉延深度,再后序整形到位的工藝設(shè)計(jì),其成形表面質(zhì)量不如直接拉延成形好。本文示例即為三動(dòng)拉延成形到位。

⑵拉延產(chǎn)生波紋。圖2b中紅圈處由于造型下榻及周圍造形復(fù)雜、變化急劇,變形不充分也容易出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷。

⑶翻邊起皺。圖2c所示法蘭面區(qū)域較大,無(wú)法直接拉延成形,只能采取拉延時(shí)降低此處高度,后工序整形得到產(chǎn)品形狀。但翻邊高度較大,易產(chǎn)生表面質(zhì)量缺陷。

沖壓工藝性分析

拉延板料需要落料處理以滿足零件的成形,落料外形如圖3所示。

圖3 落料形狀

現(xiàn)對(duì)零件的沖壓工藝性分析介紹如下:

確定沖壓方向

在汽車坐標(biāo)系下,產(chǎn)品的狀態(tài)如圖4所示,常見(jiàn)的拉延成形(單動(dòng)拉延)沖壓方向示例如圖5所示,拉延深度較淺且均勻,與其他成形方式相比毛坯較小,后工序設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,整套設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)豐富。

但本文示例零件限于沖孔及翻邊實(shí)現(xiàn)可能性(圖6),常見(jiàn)的拉延沖壓方向設(shè)置不適用。

因此,設(shè)置拉延沖壓方向時(shí),零件繞+Y向旋轉(zhuǎn)-235°,用Autoform軟件檢查沖壓方向未發(fā)現(xiàn)負(fù)角。

確定拉延成形方式

根據(jù)生產(chǎn)線設(shè)備條件,拉延成形方式可采用單動(dòng)拉延和三動(dòng)拉延,兩種成形方式特點(diǎn)對(duì)比如下:

⑴單動(dòng)拉延。設(shè)置有外壓料面、窗框內(nèi)壓料面,拉延深度較大,毛坯尺寸偏大,紅圈位置成形易出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷(下文有說(shuō)明),但模具設(shè)計(jì)、制造相對(duì)簡(jiǎn)單,經(jīng)驗(yàn)成熟。

⑵三動(dòng)拉延:設(shè)置有上、下外壓料面及獨(dú)立凹模,拉延深度淺,毛坯尺寸相對(duì)較小,材料利用率高,成形表面質(zhì)量穩(wěn)定;但模具設(shè)計(jì)、制造復(fù)雜,成本較高、調(diào)試難度大。

考慮材料利用率及零件成形質(zhì)量,本文示例采用三動(dòng)拉延成形方式。

工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)

工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)的目的是均勻進(jìn)料,使壓料面與上模接觸面積最大,壓料面作用力能夠得到更好的分布,毛坯在拉延過(guò)程中不容易產(chǎn)生波紋。波紋是起皺的趨勢(shì),無(wú)波紋則表面質(zhì)量會(huì)更完美。在實(shí)際生產(chǎn)中,也可以通過(guò)改變摩擦力系數(shù)來(lái)調(diào)整拉延面的作用力大小。

完成后的三動(dòng)拉延工藝補(bǔ)充與單動(dòng)拉延工藝補(bǔ)充的效果對(duì)比如圖7所示。三動(dòng)拉延形式的拉延深度比單動(dòng)拉延降低了75mm左右,由于拉延深度降低了,毛坯走料更容易,零件內(nèi)部開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)減小,成形質(zhì)量更易保障,同時(shí)廢料區(qū)較少,材料利用率也得到提高。