新型鈑金成形翻邊凍結筋工藝研究

2016-10-12 by:CAE仿真在線來源:互聯網

新型鈑金成形翻邊凍結筋工藝研究

在沖壓成形中,當翻邊面存在弧度,并且為多料翻邊時,翻邊成形容易出現壓應力起皺和波紋。起皺和波紋是板料沖壓成形的主要缺陷之一,嚴重影響面精度和表面質量,同時對產品的強度和剛度有削弱作用,其與板材強度、料厚有關,板材的強度越低、料厚越薄,起皺和波紋越容易出現。所以,抑制、消除產品上的起皺或波紋成為產品設計和沖壓工藝設計必須考慮的問題。

為消除此類缺陷,當前的一般做法有2種。

(1)在翻邊面上加縱向吸料筋,這種吸料筋最終會留在產品上,長期的實踐證明,大部分情況下這種方法能有效抑制起皺、波紋的出現,提高翻邊成形質量,但是這種工藝方法需要更改產品,與原產品的設計意圖相違背:如果翻邊面為包邊面,可能導致后續無法包邊;如果翻邊面為焊接面,可能會影響焊點的分布。

(2)通過不斷調整拉深造型調整翻邊量,這種方法耗時耗力,并且可能會影響拉深成形其他區域的成形質量,實施難度大,最終成形效果并不明顯。所以,尋求一種既不與原設計意圖相違背,又不出現起皺、波紋的工藝方法是解決問題的關鍵,新型翻邊凍結筋的設計就是在這種背景下應運而生。

1 設計內容

為解決上述提到的翻邊起皺、波紋問題,本文在翻邊面上設計了一種沿著分模線的橫向凍結筋,如圖1所示的翻邊示意圖,這種凍結筋在拉深時成形出凍結形狀,后序翻邊時凍結筋逐漸被攤平,無需更改產品,對翻邊成形過程起穩定固化作用,保證翻邊成形質量。

2 使用效果及對比驗證

隨著計算力學、有限元理論尤其是大變形彈塑性理論和計算機軟硬件技術的迅速發展,以及金屬板材成形理論研究的不斷深入,使用計算機模擬沖壓成形過程成為可能。為了實時觀察到翻邊各個階段翻邊面成形質量的變化,使用靜力隱式算法有限元軟件AutoForm模擬翻邊成形過程。以某車型上的尾門內板為例,分別比較有無凍結筋時翻邊成形質量的變化。前處理設置參數完全相同。

對于起皺、波紋的判定,一般是通過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拱起沒有消失,便認為在翻邊結束后會在翻邊面上留下起皺或波紋缺陷,反之則不會出現這類缺陷。計算到底后,由于AutoForm軟件內部算法的特殊性,板料會被拍平,不會觀察到與實際情況相同的起皺或波紋。如圖2所示,未加凍結筋的尾門內板在到底前21mm時,多處區域出現了拱起,到底前12mm時,拱起區域進一步擴大,到底前1mm時,拱起程度相對減小,但是拱起區域并沒有減少,所以有限元模擬結果顯示未加凍結筋的翻邊面在成形結束后會出現起皺或波紋缺陷。圖3為翻邊面上加上凍結筋的尾門內板到底前的成形情況,在翻邊過程中,凍結筋逐漸被攤平,到底前21mm時,在翻邊面的邊界,有不太明顯的拱起區域,到底前12mm時,基本看不出拱起,直至成形結束。所以,有限元模擬結果顯示加上凍結筋的翻邊面在成形結束后不會出現起皺或者波紋缺陷,其翻邊成形質量明顯優于未加凍結筋時的翻邊成形質量。

針對這2種翻邊成形分別進行了現場驗證,未加凍結筋時在翻邊面上出現了4處較大范圍的起皺或波紋區域,加上凍結筋后,翻邊質量較好,沒有明顯的起皺或波紋區域,能較好地滿足后續包邊或者焊接要求,與有限元模擬結果相吻合。

3 結論

通過對比有限元模擬結果和現場驗證結果,大面積多料翻邊時,新型翻邊凍結筋工藝較傳統翻邊工藝更能保證翻邊面的成形質量,滿足后續包邊或者焊接要求。

文章來源:數字化企業網

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