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汽车模具设计B柱加强板工艺分析及回弹控制方法

编辑:9728见好就收就是赢 文章来源: 9728dhcom见好就收9728原创 发布时间:2019-05-21 05:29

  零件分析及工艺方案分析对比

  零件分析

  图1 所示为某车型B 柱加强板, 零件轮廓尺寸为1410mm×550mm×230mm, 该零件材质为HC420/780DP,料厚为1.5mm,材料参数如表1 所示。

  
 

  
 

  图1 产品零件图

  表1 HC420/780DP 材料参数

  屈服强度

  抗拉强度

  各向异性r

  硬化指数N

  强化系数K

  475 MPa

  803.5 MPa

  0.91

  0.14

  1390 MPa

  制定工艺方案

  为了保证B 柱内板工艺的合理性,使产品的成形性及回弹控制更加优化,前期通过经验制定了工艺方案一:通过AutoForm App对其进行仿真分析,发现零件拐角处出现开裂情况,该方案不可行。最后通过优化压料面形状,制定更为合理的工艺方案一补充,具体过程如下。

  ⑴零件主体形状一次拉深到位且全部放置在凸模上。

  ⑵压料面低于零件形状最低点5mm,主体弧度与零件形状大体一致。

  ⑶零件所有边界区域采用封闭拉深,具体工艺补充如图2 所示。

  
 

  
 

  图2 方案一产品工艺补充

  工艺方案一补充主要优势分析

  ⑴零件主体形状一次拉深到位,避免了因为零件材料强度较高,后序翻边整形造成零件质量偏差等问题,降低了零件调试难度。

  ⑵零件所有轮廓放置在凸模上,保证零件法兰区域变形充分,且避免模具压料面的整改,降低了模具调试难度。

  ⑶压料面主体形状与零件形状大体一致,保证零件在拉深过程中,各区域材料流动尽量一致,避免因过大材料流入不均匀造成的零件扭曲。

  工艺方案一补充成形分析结果

  该方案零件成形较充分,但图3 中红色区域内出现了开裂现象。此处开裂主要是由于材料在拐角部位补料不足导致,为此需要制定更合理的方案解决此处开裂问题。

  
 

  
 

  图3 方案一分析结果

  工艺方案二优化过程

  为了解决工艺方案一补充中的转角开裂问题,制定了将压料面抬高至B 柱法兰面的工艺方案二(图4)。

  工艺方案二主要差异点在于:首先零件下端(大头)区域法兰边放置在压料面上,其余位置放置在凸模上,解决了零件转角部位开裂问题。其次零件端头工艺补充区域采用半开口拉深,这进一步降低了零件开裂风险。

  
 

  
 

  图4 方案二产品工艺补充

  工艺方案二分析结果

  经过成形性分析,方案二解决了零件开裂问题(图5)。经后工序整形后,零件质量可控,因此确定采用此方案进行工艺开发。

  
 

  
 

  图5 方案二分析结果

  零件回弹分析及回弹补偿

  此零件的难点在于回弹控制,准确的回弹分析及合理的回弹补偿可大量的降低零件调试难度、缩短模具开发周期、降低模具开发费用。以下对此零件的回弹分析过程及回弹补偿方法进行详细的先容。

  回弹分析

  为了提高回弹补偿准确性,此零件的回弹分析分别使用了Pam-Stamp、AutoForm App进行分析对比,App均采用壳单元进行分析计算,并使用相同材料参数。

  基于以上条件,两款App回弹趋势相同,分析数值接近,偏差在2mm 内,详细回弹结果如图6 所示。据此认为零件回弹分析结果可靠,可在此基础上进行回弹补偿及开展后续工作,基于过往项目经验,确定后期回弹补偿工作及进一步回弹分析主要以Pam-Stamp 为主开展。

  
 

  
 

  (a) Pam-Stamp 回弹分析结果

  
 

  (b) AutoForm 回弹分析结果

  图6 Pam-Stamp 及AutoForm 回弹分析结果

  回弹补偿

  基于前期回弹分析结果,确定此零件为全工序补偿,其主要补偿流程为:

  ⑴根据零件最终回弹情况确定零件基准区域,基准区域确定应主要考虑两点:首先基准区域应选择在零件回弹较小、较稳定区域;其次基准区域选择时应考虑尽量以最小的回弹补偿量为基准。

  ⑵确定好补偿基准后,对回弹后的最终零件与理论零件状态进行拟合对比。根据对比情况确定补偿数据,反复补偿计算,满足零件状态后进行后工序补偿。具体补偿面如图7 所示。

  
 

  
 

  图7 零件回弹补偿面

  用后一工序分析前一工序回弹后状态进行补偿,最后一工序为理论零件状态。经回弹补偿后CAE 分析,回弹后零件与理论状态零件匹配对比,满足零件质量要求,局部少量偏差通过OP30 整形工序进行整形。具体回弹补偿分析结果如图8 所示。

  
 

  
 

  图8 零件回弹补偿分析结果

  零件现场调试记录及与理论状态对比整改

  模具现场调试前,确认模具研合情况,保证模具研合率80% 以上,调试压边力为160t,压边圈行程为100mm,与CAE 分析设定一致。以上条件满足后,调试板料流入量,保证现场流入量与理论匹配差别控制在5mm 内,通过实际调试零件与理论分析进行整改。

  零件成形性对比分析

  经现场调试零件出件,零件无开裂问题。局部轻微起皱区域与分析状态一致,此零件成形性分析与生产实际匹配度在90% 以上。

  零件回弹对比分析

  现场零件经激光切割后,对零件进行扫描。扫描数据与理论数据进行匹配对比,匹配基准与前期回弹分析选择基准保持一致,经对比分析发现现场实际零件回弹情况与CAE 分析结果基本一致(图9),评估分析两者一致性匹配度80% 以上。

  
 

  
 

  图9 零件回弹对比分析

  零件整改

  根据零件扫描情况及检具上的状态,对零件进行现场调试整改。经三轮补偿整改后,零件满足质量要求,合格率达到85% 以上。零件与理论状态匹配情况如图10 所示。

  
 

  
 

  图10 整改后零件回弹精度

  结束语

  经理论分析与实际调试对比,该零件成形性及回弹分析与实际状态匹配度较高。其中成形性匹配度评估可达到90% 以上,回弹分析及回弹补偿分析匹配度可达到85% 以上。通过前期的模拟分析调试,节省了大量的模具调试时间、缩短了模具调试周期,在减少调试成本方面作用明显。

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