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      案例剖析

      汽車模具設計-某車型后地板縱梁-產品回彈問題優化分析[智恩模具]

      Date:2017-05-12

      隨著汽車產業的發展,人們對汽車的各方面要求也越來越高,對汽車的油耗、造型外觀、內外飾件質量等都提出了很高的要求。底盤梁類件作為底盤的主要支撐部件,它的質量直接影響車身的整車裝配精度,如尺寸不達標,會使內外飾件的搭接出現間隙超差,甚至影響整車的安全性能。因此,梁類件的質量必須得以保證。后地板縱梁處于整車車身后部,造型復雜,尺寸精度難以保證。

      后地板縱梁的位置-后地板縱梁位于整車地板后部的兩側,為汽車的主要支撐部件,向下通過懸架連接著車輪,向上通過輪罩連接著側圍外板,如圖1所示。后地板縱梁對汽車整車的裝配精度和強度有著舉足輕重的作用。

      圖1 后地板縱梁在整車的位置

      后地板縱梁的形狀-后地板縱梁為不規則的梁類件,整體形狀呈S型。兩側區域高度差最大達195mm,上下區域高度差最大達138mm,端頭為全開放式,且右端為非對稱造型,如圖2所示。這種造型在成形后容易產生嚴重的回彈變形,整改極為困難。

      圖2 后地板縱梁的形狀

      后地板縱梁的材質-后地板縱梁材質為HC300/500DPD,屬于雙相鋼材,在同等屈服強度水平下,具有更高的強度,其屈服強度為290~370 MPa,抗拉強度大于500 MPa。

      沖壓工藝排布時的注意事項

      縱梁兩側法蘭的成形-后地板縱梁法蘭為主要接觸面,其成形方式可分為兩種:

      ①先拉深,再整形到位,這種方法是處理法蘭面形狀復雜或深度過深無法一次拉深到位的梁類件,但在二次成形時,由于法蘭沒有在拉緊的情況下成形,兩側整形力不均或不同步時,會產生扭曲變形;

      ②拉深,直接將法蘭拉深到位(見圖4),這種方法對于法蘭的平整以及側壁的回彈有積極作用。

      在相同情況下,優先選用方案②。

      縱梁翻邊處理-成形后地板縱梁時,因其形狀特征沖壓工藝受到限制,局部位置需要先修邊后翻邊。但在翻邊過程中,外緣區域的板料被拉深,出現拉深翻邊,卸載后縱梁法蘭邊產生回彈和扭曲,后期整改困難,必須在前期的零件成形工藝分析時進行處理。在制件翻邊區域增加水滴形狀的工藝補充(見下圖),在拉深過程中提前進行儲料(使外緣線延長)。通過計算截面線長度,調整工藝補充的高度和寬度,使截面線在翻邊前后一致,消除由拉深翻邊造成的影響,從而控制零件成形的回彈量。


      水滴形狀的工藝補充

      工藝補充-適當的工藝補充可以改善制件的質量,以縱梁側壁翹曲為例,板料在拉深時隨著滑塊下行,板料通過壓料面進入凹模型腔。當板料經過凹模刃口R角時,板料彎曲變形,外部受壓內部受拉;板料流出凹模刃口R角進入型腔時,板料由彎曲到展平。由于凸、凹模具有一定的脫模角度,只有在板料成形到位時才會與凸、凹模側壁型面完全接觸,板料側壁只受單純的拉應力,也就是板料由彎曲到展平的過程是由凸模頂部R角與凹模刃口共同的拉應力作用下展平的,這時板料側壁外部受拉內部受壓,在拉應力與材料加工硬化的雙重作用下,板料無法完全展開,最終導致側壁翹曲。采取增加適當的工藝補充可以解決制件側壁翹曲變形的問題,如下圖所示。通過CAE分析,在板料最終成形到底(7.5mm)時,加大拉深力,此時板料內壁和外壁所受的拉應力會抵消板料前期彎曲變形時受到的應力,并消除材料加工硬化的影響,達到防止側壁翹曲變形的目的。


      工藝補充

      制件側壁回彈的整改注意事項

      縱梁板料厚1.6mm,由于板料在出廠時有厚度公差,實際測量的厚度為1.55mm。板料在拉深成形后會出現減薄現象,根據CAE分析板料減薄約0.2mm,成形后地板縱梁的凸、凹模單邊間隙選定1.35mm為合理的整形間隙。側壁回彈的補償量當回彈量為1mm時,可增加20%的回彈補償量(即1.2mm)進行整改。


      -END-

      智恩模具/設計師:晨煜

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