尾門內板三動拉延沖壓工藝研究

2016-09-09  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

    尾門內板作為常見的三廂車覆蓋件,其特點為造型復雜、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計的關鍵。國內模具制造商針對尾門內板的沖壓工藝設計研究和生產實踐不少,也積累了一些成熟的方法和經驗。

近年來,為滿足消費者的多樣性、獨特性需求,各汽車廠家推陳出新,新產品新造型層出不窮,汽車覆蓋件也越來越復雜。同時,汽車廠家也越來越來重視成本控制和零件質量精度控制。常用的針對尾門內板的沖壓工藝方法對某些造型夸張的零件已不適用,或達不到廠家對零件的成本控制及質量精度要求,這就要求在沖壓工藝方法上作出創新設計。本文即以某車型尾門內板為例,介紹三動拉延成形方式在該類零件上的應用,并對目前調試過程出現的問題進行了說明和總結。

零件分析

產品信息

本文尾門內板的厚度為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,材料參數見表1。

表1 零件材料主要參數

零件成形難點

經過初步CAE分析及工藝規劃判斷,有以下成形難點:

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

⑵拉延產生波紋。圖2b中紅圈處由于造型下榻及周圍造形復雜、變化急劇,變形不充分也容易出現表面質量缺陷。

⑶翻邊起皺。圖2c所示法蘭面區域較大,無法直接拉延成形,只能采取拉延時降低此處高度,后工序整形得到產品形狀。但翻邊高度較大,易產生表面質量缺陷。

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

現對零件的沖壓工藝性分析介紹如下:

確定沖壓方向

在汽車坐標系下,產品的狀態如圖4所示,常見的拉延成形(單動拉延)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,后工序設計相對簡單,整套設計、制造、調試經驗豐富。

但本文示例零件限于沖孔及翻邊實現可能性(圖6),常見的拉延沖壓方向設置不適用。

因此,設置拉延沖壓方向時,零件繞+Y向旋轉-235°,用Autoform軟件檢查沖壓方向未發現負角。

確定拉延成形方式

根據生產線設備條件,拉延成形方式可采用單動拉延和三動拉延,兩種成形方式特點對比如下:

⑴單動拉延。設置有外壓料面、窗框內壓料面,拉延深度較大,毛坯尺寸偏大,紅圈位置成形易出現表面質量缺陷(下文有說明),但模具設計、制造相對簡單,經驗成熟。

⑵三動拉延:設置有上、下外壓料面及獨立凹模,拉延深度淺,毛坯尺寸相對較小,材料利用率高,成形表面質量穩定;但模具設計、制造復雜,成本較高、調試難度大。

考慮材料利用率及零件成形質量,本文示例采用三動拉延成形方式。

工藝補充設計

工藝補充設計的目的是均勻進料,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,毛坯在拉延過程中不容易產生波紋。波紋是起皺的趨勢,無波紋則表面質量會更完美。在實際生產中,也可以通過改變摩擦力系數來調整拉延面的作用力大小。

完成后的三動拉延工藝補充與單動拉延工藝補充的效果對比如圖7所示。三動拉延形式的拉延深度比單動拉延降低了75mm左右,由于拉延深度降低了,毛坯走料更容易,零件內部開裂風險減小,成形質量更易保障,同時廢料區較少,材料利用率也得到提高。

圖7 單動拉延與三動拉延效果對比

CAE分析

確定成形方式后,對零件進行CAE分析,本文示例采用Autoform軟件。三動拉延的工具設置如圖8所示,下壓邊圈有效行程60mm,上壓邊圈與上凸模之間行程130mm,上模獨立凸模比上凸模提前20mm成形到底。

CAE計算結果如圖9所示,零件總體成形充分,無明顯缺陷。

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