新型鈑金成形翻邊凍結(jié)筋工藝研究

2016-10-12 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

新型鈑金成形翻邊凍結(jié)筋工藝研究

在沖壓成形中,當(dāng)翻邊面存在弧度,并且為多料翻邊時(shí),翻邊成形容易出現(xiàn)壓應(yīng)力起皺和波紋。起皺和波紋是板料沖壓成形的主要缺陷之一,嚴(yán)重影響面精度和表面質(zhì)量,同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度有削弱作用,其與板材強(qiáng)度、料厚有關(guān),板材的強(qiáng)度越低、料厚越薄,起皺和波紋越容易出現(xiàn)。所以,抑制、消除產(chǎn)品上的起皺或波紋成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和沖壓工藝設(shè)計(jì)必須考慮的問(wèn)題。

為消除此類缺陷,當(dāng)前的一般做法有2種。

(1)在翻邊面上加縱向吸料筋,這種吸料筋最終會(huì)留在產(chǎn)品上,長(zhǎng)期的實(shí)踐證明,大部分情況下這種方法能有效抑制起皺、波紋的出現(xiàn),提高翻邊成形質(zhì)量,但是這種工藝方法需要更改產(chǎn)品,與原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖相違背:如果翻邊面為包邊面,可能導(dǎo)致后續(xù)無(wú)法包邊;如果翻邊面為焊接面,可能會(huì)影響焊點(diǎn)的分布。

(2)通過(guò)不斷調(diào)整拉深造型調(diào)整翻邊量,這種方法耗時(shí)耗力,并且可能會(huì)影響拉深成形其他區(qū)域的成形質(zhì)量,實(shí)施難度大,最終成形效果并不明顯。所以,尋求一種既不與原設(shè)計(jì)意圖相違背,又不出現(xiàn)起皺、波紋的工藝方法是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,新型翻邊凍結(jié)筋的設(shè)計(jì)就是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

為解決上述提到的翻邊起皺、波紋問(wèn)題,本文在翻邊面上設(shè)計(jì)了一種沿著分模線的橫向凍結(jié)筋,如圖1所示的翻邊示意圖,這種凍結(jié)筋在拉深時(shí)成形出凍結(jié)形狀,后序翻邊時(shí)凍結(jié)筋逐漸被攤平,無(wú)需更改產(chǎn)品,對(duì)翻邊成形過(guò)程起穩(wěn)定固化作用,保證翻邊成形質(zhì)量。

2 使用效果及對(duì)比驗(yàn)證

隨著計(jì)算力學(xué)、有限元理論尤其是大變形彈塑性理論和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展,以及金屬板材成形理論研究的不斷深入,使用計(jì)算機(jī)模擬沖壓成形過(guò)程成為可能。為了實(shí)時(shí)觀察到翻邊各個(gè)階段翻邊面成形質(zhì)量的變化,使用靜力隱式算法有限元軟件AutoForm模擬翻邊成形過(guò)程。以某車型上的尾門內(nèi)板為例,分別比較有無(wú)凍結(jié)筋時(shí)翻邊成形質(zhì)量的變化。前處理設(shè)置參數(shù)完全相同。

對(duì)于起皺、波紋的判定,一般是通過(guò)肉眼觀察有限元模擬到底前的板料拱起情況,如果到底前一定距離內(nèi)拱起沒(méi)有消失,便認(rèn)為在翻邊結(jié)束后會(huì)在翻邊面上留下起皺或波紋缺陷,反之則不會(huì)出現(xiàn)這類缺陷。計(jì)算到底后,由于AutoForm軟件內(nèi)部算法的特殊性,板料會(huì)被拍平,不會(huì)觀察到與實(shí)際情況相同的起皺或波紋。如圖2所示,未加凍結(jié)筋的尾門內(nèi)板在到底前21mm時(shí),多處區(qū)域出現(xiàn)了拱起,到底前12mm時(shí),拱起區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大,到底前1mm時(shí),拱起程度相對(duì)減小,但是拱起區(qū)域并沒(méi)有減少,所以有限元模擬結(jié)果顯示未加凍結(jié)筋的翻邊面在成形結(jié)束后會(huì)出現(xiàn)起皺或波紋缺陷。圖3為翻邊面上加上凍結(jié)筋的尾門內(nèi)板到底前的成形情況,在翻邊過(guò)程中,凍結(jié)筋逐漸被攤平,到底前21mm時(shí),在翻邊面的邊界,有不太明顯的拱起區(qū)域,到底前12mm時(shí),基本看不出拱起,直至成形結(jié)束。所以,有限元模擬結(jié)果顯示加上凍結(jié)筋的翻邊面在成形結(jié)束后不會(huì)出現(xiàn)起皺或者波紋缺陷,其翻邊成形質(zhì)量明顯優(yōu)于未加凍結(jié)筋時(shí)的翻邊成形質(zhì)量。

針對(duì)這2種翻邊成形分別進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,未加凍結(jié)筋時(shí)在翻邊面上出現(xiàn)了4處較大范圍的起皺或波紋區(qū)域,加上凍結(jié)筋后,翻邊質(zhì)量較好,沒(méi)有明顯的起皺或波紋區(qū)域,能較好地滿足后續(xù)包邊或者焊接要求,與有限元模擬結(jié)果相吻合。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比有限元模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果,大面積多料翻邊時(shí),新型翻邊凍結(jié)筋工藝較傳統(tǒng)翻邊工藝更能保證翻邊面的成形質(zhì)量,滿足后續(xù)包邊或者焊接要求。

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