汽车模具设计B柱加强板工艺分析及回弹控制方法

作者：五金冲压件 文章来源: 本站原创 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 软件对其进行仿真分析，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介绍。

　　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 软件进行分析对比，软件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，两款软件回弹趋势相同，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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