沖壓成型穩(wěn)定性解決方案組圖

沖壓成型穩(wěn)定性解決方案組圖

在板材沖壓模具制造中或者制件沖壓成形過程中,雖然用戶已通過CAE軟件仿真分析無誤,但實際生產(chǎn)時依然會出現(xiàn)一些殘次品。對于這些“穩(wěn)定性”問題,來自瑞士的AutoForm工程有限公司為我們提供了全

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在板材沖壓模具制造中或者制件沖壓成形過程中,雖然用戶已通過CAE軟件仿真分析無誤,但實際生產(chǎn)時依然會出現(xiàn)一些殘次品。對于這些“穩(wěn)定性”問題,來自瑞士的AutoForm工程有限公司為我們提供了全面的解決方案。

在金屬板材沖壓成形模具制造與調(diào)試過程中,或者沖壓制件生產(chǎn)過程中,往往會發(fā)生一些不良現(xiàn)象:有些模具,其沖壓工藝已通過CAE軟件仿真分析無誤,但模具完成制造后在試模過程中制件卻出現(xiàn)問題,如開裂或起皺;甚至有些模具在試模壓機上調(diào)試結(jié)果也很好,但在吊裝到生產(chǎn)線上后,壓制出的產(chǎn)品卻不合格,無法滿足技術(shù)要求;也有一些制件在批量生產(chǎn)過程中,絕大部分產(chǎn)品質(zhì)量都沒有問題,但總會偶爾、隨機地出現(xiàn)幾次廢件。

問題分析

以上這些現(xiàn)象,可以統(tǒng)稱為“穩(wěn)定性”問題(圖1)。通過對實際情況的分析,我們認(rèn)為穩(wěn)定性問題可以分為工藝穩(wěn)定性問題和生產(chǎn)穩(wěn)定性問題。

圖1 不具備穩(wěn)定性的方案

1. 工藝穩(wěn)定性指的是一個合格并且具備穩(wěn)定性的工藝方案,即工藝方案必須能夠滿足即使某些工藝條件(如壓邊力大小)在一定范圍內(nèi)波動,也都能夠得到一個合格的產(chǎn)品。在實際生產(chǎn)中常常有些工藝方案在設(shè)計時,通過CAE仿真軟件分析沒有發(fā)現(xiàn)問題,但在生產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)其對工藝條件的變化極其敏感,工藝條件的較小變化,往往導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的較大變化,這種問題就可歸為工藝穩(wěn)定性問題。

2.生產(chǎn)穩(wěn)定性問題,指的是由于在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些噪音背景,如板材料厚的變化、材料性能的不穩(wěn)定、潤滑條件的變化及機床壓力中心的偏移等條件的變化,導(dǎo)致沖壓件生產(chǎn)不合格或廢件率過高。

在金屬板材沖壓成形模具制造領(lǐng)域或沖壓制件生產(chǎn)過領(lǐng)域,無論是在技術(shù)設(shè)計階段還是在生產(chǎn)階段,技術(shù)人員都期望已擬定的方案是一個穩(wěn)定的方案(圖2)。但現(xiàn)實經(jīng)常與技術(shù)人員的期望存在一定的差距。很多時候,憑現(xiàn)有的經(jīng)驗或目前的傳統(tǒng)CAE分析手段,并不能夠發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計方案中存在的穩(wěn)定性問題。

圖2 具備穩(wěn)定性的方案

解決方案

在金屬板材成形仿真模擬分析領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位的AutoForm工程有限公司推出了具有劃時代意義的、功能強大的沖壓穩(wěn)定性解決方案利器——AutoFormTM-Sigma,系全球首例也是目前唯一的專業(yè)針對板材沖壓領(lǐng)域工藝穩(wěn)定性及生產(chǎn)穩(wěn)定性問題的系統(tǒng)解決方案。

如圖3所示,通過采用這一方案,用戶可以對所需考察的方案設(shè)定期望達到的目標(biāo)及需要考察的工藝、生產(chǎn)參數(shù)條件(料厚變動范圍、材料性能波動范圍、潤滑條件、拉延筋阻力大小及壓邊力變化范圍等)等。

圖3 AutoForm-Sigma工作原理

AutoFormTM -Sigma則通過其內(nèi)置的4個求解器,可以得到一系列符合用戶所定義參數(shù)變動范圍內(nèi)的CAE分析結(jié)果,這些結(jié)果構(gòu)成了一個樣本空間。然后,AutoFormTM-Sigma通過運用統(tǒng)計學(xué)原理對此樣本空間進行分析歸納,就可以讓用戶對所分析的方案得到一個完全、徹底的認(rèn)知。

AutoFormTM-Sigma的目標(biāo),是通過對用戶的方案進行驗證、優(yōu)化,確保用戶能夠獲得一個具備穩(wěn)定性的解決方案。簡言之,就是確保用戶送進沖壓生產(chǎn)線的每一張板料,都能獲得一個合格的產(chǎn)品。

主要功能

AutoFormTM-Sigma的功能主要是為用戶提供一個基于AutoForm傳統(tǒng)板材沖壓CAE分析環(huán)境的集成解決方案,依據(jù)所針對的生產(chǎn)流程不同階段的對象,主要分為工藝穩(wěn)定性分析及生產(chǎn)穩(wěn)定性分析。

1.工藝穩(wěn)定性分析是指在工藝設(shè)計階段,采用AutoFormTM-Sigma驗證及優(yōu)化所設(shè)計工藝方案的穩(wěn)定性。在此過程中,用戶可以做到:

(1)評估工藝方案中的危險區(qū)域(圖4)。

圖4 危險區(qū)域分析

(2)評估工藝方案中對工藝生產(chǎn)條件變化反應(yīng)比較敏感的區(qū)域(圖5)。

圖5 敏感區(qū)域分析

(3)在所有被考慮的影響因素中,確定哪種因素是對產(chǎn)品質(zhì)量的影響最大(圖6)。

圖6 對產(chǎn)品不同區(qū)域質(zhì)量影響最大的因素

(4)在所有被考慮的因素中,了解各種因素對產(chǎn)品的質(zhì)量影響的程度(圖7)。

圖7 因素“db1”對產(chǎn)品不同區(qū)域影響程度

(5)考察某些因素變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。如圖7所示,當(dāng)參數(shù)“db1”增大0.1時,圖示區(qū)域變薄率將增大1.51%(圖8)。

圖8 參數(shù)“db1”的變化對產(chǎn)品質(zhì)量影響程度大小

2.生產(chǎn)穩(wěn)定性分析指的是在工藝方案設(shè)計完成后,考慮到在實際生產(chǎn)中將可能面臨的各種噪音背景,綜合運用AutoFormTM-Sigma來對分析這些噪音背景因素對將來生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成功率的影響程度。

通過采用AutoFormTM-Sigma對生產(chǎn)穩(wěn)定性進行分析,用戶可以實現(xiàn)如下目的:

(1)清楚地了解所設(shè)計的工藝方案,在考慮到噪音背景影響因素下,能否保證穩(wěn)定的生產(chǎn)。

(2)對產(chǎn)品的某些特定區(qū)域所設(shè)計的加工方案,能否保證質(zhì)量穩(wěn)定。

(3)在滿足用戶所要求的誤差范圍內(nèi),所設(shè)計的工藝方案可以達到多少生產(chǎn)成功率。

(4)對產(chǎn)品的某些特定區(qū)域,在滿足用戶所要求的誤差條件下,廢品產(chǎn)生的概率。

應(yīng)用案例

AutoFormTM- Sigma自問世以來,經(jīng)過在歐美一些大型汽車廠和模具廠的應(yīng)用,證明其能夠發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)CAE分析所無法發(fā)現(xiàn)的問題,可以提高設(shè)計工藝方案的可靠性,提高實際生產(chǎn)中產(chǎn)品的成功率。例如,瑞典沃爾沃汽車公司經(jīng)過連續(xù)多個車型項目的CAE應(yīng)用效果對比,發(fā)現(xiàn)在板材沖壓CAE分析領(lǐng)域,僅僅采用 AutoFormTM軟件即已完全能夠滿足其全部需求。

以下是沃爾沃公司采用AutoFormTM-Sigma對其某車型一側(cè)圍內(nèi)板件所作的生產(chǎn)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化。

該零件工藝設(shè)計完成后,經(jīng)采用AutoForm作了一次普通成形性CAE分析,結(jié)果顯示良好,FLD圖形也顯示該件在成形過程中不會發(fā)生破裂。但在實際生產(chǎn)過程中,沃爾沃公司發(fā)現(xiàn),該制件在絕大部分壓制過程中,產(chǎn)品質(zhì)量都沒有問題,但總會偶爾出現(xiàn)幾次廢件。每次出現(xiàn)廢件時,問題都是出在產(chǎn)品的同一個地方,如圖9所示。

圖9 該件在生產(chǎn)中偶爾會在圖示處發(fā)生破裂問題

于是,沃爾沃公司應(yīng)用AutoFormTM-Sigma對目前的工藝方案進行了生產(chǎn)穩(wěn)定性分析。發(fā)現(xiàn),該件在生產(chǎn)過程中,絕大部分結(jié)果都是在安全范圍內(nèi),但采用該方案生產(chǎn)時,大約有3%左右的幾率出現(xiàn)廢件(圖10)。

圖10 采用AutoForm-Sigma進行生產(chǎn)穩(wěn)定性驗證

根據(jù)以上穩(wěn)定性分析結(jié)果,沃爾沃公司技術(shù)部門對產(chǎn)品進行了修改,加大了發(fā)生破裂處產(chǎn)品的圓角,并對修改后的工藝方案進行了生產(chǎn)穩(wěn)定性分析(圖11)。

圖11 產(chǎn)品更改前/后生產(chǎn)穩(wěn)定性驗證結(jié)果對比

經(jīng)采用修改后的工藝方案進行生產(chǎn),沒有再出現(xiàn)以前的問題,壓制的產(chǎn)品全部符合技術(shù)要求。

結(jié)束語

實踐證明,采用AutoFormTM-Sigma進行沖壓穩(wěn)定性分析、優(yōu)化,可以協(xié)助技術(shù)人員對產(chǎn)品的成形性能有更深的了解,從而更好地指導(dǎo)模具調(diào)試及實際生產(chǎn);可以達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,改善產(chǎn)品及工藝質(zhì)量,大幅降低模具調(diào)試時間,減少沖壓生產(chǎn)線非正常停工,降低模具維護成本。