【干貨】應(yīng)對(duì)汽車翼子板拉深起皺開裂的技術(shù)總結(jié)【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-07-23 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

翼子板是整車車身的關(guān)鍵零件,翼子板與側(cè)圍、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋以及前保險(xiǎn)杠等外觀零件搭接配合,對(duì)外觀、尺寸精度要求高。

對(duì)于傳統(tǒng)拉深工藝,由于翼子板前保險(xiǎn)杠處拉深臺(tái)階深度深,容易造成臺(tái)階處減薄率增大,導(dǎo)致后期整形時(shí)制件開裂風(fēng)險(xiǎn)增大,容易造成表面質(zhì)量缺陷,影響制件的外觀。

對(duì)于翼子板前保險(xiǎn)杠處,為了減少整形量,傳統(tǒng)拉深造型一般選在貼近制件法蘭面。在成形翼子板前保險(xiǎn)杠處時(shí)需保證制件在拉深和整形過程中不開裂以及后期整形時(shí)不會(huì)因?yàn)閭?cè)壁拔模角θ大而產(chǎn)生整形多料(拉深造型弧長大于制件弧長,導(dǎo)致整形后有部分板料疊加),如圖1所示。

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圖1 傳統(tǒng)翼子板前保險(xiǎn)杠處拉深成形工藝

傳統(tǒng)方案的問題分析及解決辦法針對(duì)傳統(tǒng)翼子板前保險(xiǎn)杠處拉深起皺開裂問題,其開裂和起皺原因如下。

(1)開裂原因:①前翼子板保險(xiǎn)杠處臺(tái)階高度約為25 mm,拉深時(shí)臺(tái)階處減薄率處于臨界點(diǎn),導(dǎo)致整形時(shí)臺(tái)階開裂;②為避免制件整形時(shí)積料起皺,拉深造型側(cè)壁角度θ取較小值,使得拉深時(shí)側(cè)壁減薄率增大,制件整形時(shí)側(cè)壁開裂。

(2)起皺原因:①刀塊與板料最先接觸位置遠(yuǎn)離整形分模線,導(dǎo)致中間板料處于自由狀態(tài),難以控制,發(fā)生起皺;②為避免整形開裂,增大拉深造型側(cè)壁拔模角θ,使得單位截面上拉深造型長度大于制件長度,整形時(shí)板料無處可走,形成疊料和起皺。

綜上所述,針對(duì)制件的開裂現(xiàn)象采取減小拉深減薄率的方法,采取在A 面外側(cè)增加一個(gè)淺臺(tái)階的方案。針對(duì)制件起皺,采用整形刀塊從根部接觸板料且外加壓料板整形,整形后再修邊的方案。拉深成形及后序斷面如圖2所示。

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圖2 更改后的翼子板前保險(xiǎn)杠處拉深成形工藝

圖3 所示為某品牌車型的翼子板,其前保險(xiǎn)杠處A 面起伏較大,采用傳統(tǒng)工藝?yán)畛尚螘r(shí)制件起皺、開裂嚴(yán)重,針對(duì)這一問題進(jìn)行翼子板新拉深成形工藝方案研究。

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圖3 翼子板前保險(xiǎn)杠制件結(jié)構(gòu)

2種方案成形工藝分析

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圖4 翼子板前保險(xiǎn)杠處拉深成形方案對(duì)比

圖4 所示為翼子板的2 種拉深工藝方案。傳統(tǒng)方案:拉深造型臺(tái)階深度深,使其更接近制件,但拉深減薄率大;新方案:沿著A面下面設(shè)置小臺(tái)階,減小拉深減薄率。

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圖5 整形刀塊與板料接觸順序

制件拉深后整形時(shí)整形刀塊的接觸順序如圖5所示,從圖5(a)可以看出,傳統(tǒng)方案整形刀塊先接觸拉深側(cè)壁,即法蘭部位已貼近制件,但刀塊與制件側(cè)壁接觸時(shí),過翻邊和1.5 mm臺(tái)階處多出的材料聚集到側(cè)壁,增大起皺風(fēng)險(xiǎn);且因拉深造型深度深,制件R角較小,拉深時(shí)減薄率大,整形時(shí)拉深成形后的制件強(qiáng)度不足,開裂風(fēng)險(xiǎn)也大幅度增加。圖5(b)新方案中拉深工藝取消工藝臺(tái)階,整形積料明顯減少,整形刀塊在制件R角根部接觸,減輕A面R角變形風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)由于外側(cè)壓料板的存在,板料的進(jìn)料速度得到有效控制,起皺風(fēng)險(xiǎn)降低;且拉深造型較淺,拉深后前保險(xiǎn)杠處減薄率小,能夠保證制件的強(qiáng)度,有效避免整形時(shí)制件開裂現(xiàn)象。

2種方案CAE成形過程及結(jié)果對(duì)比

針對(duì)上述理論分析結(jié)果,利用AutoForm R3.1分析軟件對(duì)上述2 種拉深工藝進(jìn)行CAE分析驗(yàn)證,分析結(jié)果如下。

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圖6 拉深減薄率CAE分析對(duì)比

(1)制件拉深減薄率CAE 分析對(duì)比如圖6 所示。從圖6(a)可以看出,傳統(tǒng)方案在拉深結(jié)束時(shí)制件最大減薄率已經(jīng)達(dá)到0.245,超過翼子板B180H1材質(zhì)的極限減薄率0.22,整形時(shí)極易發(fā)生開裂。如圖6(b)所示,新方案拉深結(jié)束時(shí)制件最大減薄率為0.187,小于B180H1 材質(zhì)極限減薄率0.22,整形時(shí)無開裂風(fēng)險(xiǎn)。

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圖7 拉深起皺C(jī)AE分析對(duì)比

(2)制件拉深CAE起皺分析結(jié)果對(duì)比如圖7 所示。從圖7(a)可知傳統(tǒng)方案中,拉深結(jié)束前15 mm就存在起皺現(xiàn)象,起皺主要存在于制件的圓角半徑較小處,并且越接近拉深結(jié)束時(shí)起皺現(xiàn)象越明顯,起皺現(xiàn)象的存在有可能引起開裂風(fēng)險(xiǎn)。新方案改進(jìn)后制件的起皺現(xiàn)象得到明顯改善,直至拉深結(jié)束,制件均不存在起皺現(xiàn)象,制件的拉深成形質(zhì)量提高,如圖7(b)所示。

新成形工藝生產(chǎn)驗(yàn)證

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圖8 現(xiàn)場(chǎng)制件狀態(tài)

根據(jù)前期理論分析和CAE驗(yàn)證,對(duì)翼子板進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證。如圖8 所示為最終成形的翼子板,通過外觀燈光和油石檢查,制件成形質(zhì)量良好,無起皺開裂現(xiàn)象,制件與前保險(xiǎn)杠的調(diào)試時(shí)間縮短,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。