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戰略合作單位:

 

車門外板輪廓翻邊R角銳化及回彈控制方案

時間:2021-02-08   來源:《模具工業》   作者:舒金龍   瀏覽次數:752

舒金龍

(北京汽車股份有限公司沖壓技術部)

摘要:針對車門外板輪廓翻邊R角(后門C柱側)、車門外板輪廓整形R角(后門B柱側)銳化進行工藝方案分析及實物論證,并針對車門外板單件剛性差,回彈控制難度大的特點,調整沖壓工藝方案,利用AutoFrom軟件進行回彈模擬分析驗算,并在模具開發中進行應用,經實物驗證調整方案有效。

關鍵詞:車門外板;翻邊;回彈控制;縮頸;開裂

 

0 引言

隨著生活水平的不斷提高,消費者對汽車外觀的感官要求越來越高,沖模開發需要在滿足造型設計要求的前提下,從細節方面提升客戶的主觀評價。現以汽車后門外板的沖模開發為例,闡述如何針對后門外板翻邊及輪廓R角進行銳化提升處理,并通過優化沖壓工藝方案,對成形制件回彈量進行優化控制。

R角縮小處理方案及效果

根據市場調研,后門外板B柱側R角一般為1.2~2mm,視覺上R角較大,制造粗糙。通過分析沖壓工藝排布,確定銳化R角方案,并進行加工制造特殊處理。

某車型后門外板如圖1所示,沖壓工藝方案為:①拉深成形;②局部修邊+門把手沖孔;③剩余廢料修邊+沖孔;④翻邊+翻邊整形,如圖2所示。

由圖2工藝排布可知,工序④翻邊后實現后門外板輪廓成形,凸模基準一般按照偏置一個料厚設計,如按理論數據加工,由于模具零件研配及調試,成形的制件R角會偏大20%~50%,即設計數據R=1.2mm,凸模R=0.5mm,對應成品件輪廓R=1.4~1.8mm,導致視覺效果較差。考慮對該區域的NC加工工藝進行調整,針對輪廓R角加工進行重點調整,方案如圖3所示。

圖3(a)后門外板C柱純翻邊區域,凸模采用R=0,圖3(b)后門外板B柱側翻邊整形區域,凸模采用R=0.3mm。機加工刀路采取平行車身Z向(模具Y向)仿形加工,避免X向(模具方向)R角加工,保證特殊凸模R角加工精度。針對該區域R角,模具調試采用人工砂紙平行模具X向推研方式進行打磨處理。R角以外20mm,沿模具Y向推研方式進行打磨。理論上C柱側成品件R=0.7mm,B柱側R=1mm(料厚t=0.7mm)。

該加工方案實施后,后門外板B柱側整形輪廓R角明顯銳化,C柱側輪廓、沖壓單件R<1mm,滾邊后視覺效果提升明顯,如圖4所示。

2 縮小R角導致縮頸及開裂問題的優化解決方案

原沖壓工藝后門外板B柱側采用翻邊+整形的工藝成形,如圖5所示。制件成形過程:上模滑塊下行,壓料芯壓住工序件管理面,翻邊鑲件先接觸板料進行翻邊成形;上模滑塊繼續下行,翻邊成形完成,整形鑲件再接觸板料完成外輪廓R角整形。

受拉深工序過拉深工藝補充及材料延展性影響,制件成形后易出現縮頸或開裂問題,如圖6所示。

從成形模擬分析角度考慮,拉深工序應盡量提高A面減薄率以達到最佳的成形效果,因此過拉深量應盡量減少。為了避免開裂問題,將過拉深量設計過多會造成整形多料,二層臺階存料,造成臺階面褶皺,存在影響A面表面質量缺陷的風險,因此兩者之間應達到一個平衡點,即在翻邊整形不開裂的前提下,盡量減少過拉深工藝補充量。

一般該區域成形減薄控制標準為:①B柱區域制件對拼,形成一個反成形區,拉深工序減薄控制在材質n值以內(材料加工硬化指數,n值越大,材料均勻變形能力越強);②翻邊整形工序二次減薄變化量控制在5%以內(目前控制翻邊整形后減薄在20%以內)。客觀條件下板料材質也存在波動,僅控制過拉深量并不能解決開裂風險問題。綜合以上因素,對沖壓工藝排布進行調整,如圖7所示。

對后門外板B柱側成形方案進行調整,如圖8所示:工序①將車門B柱側輪廓進行過拉深處理,車身Y向設計10°~15°拔模角,確保拉深成形性,半月牙起定位作用。工序②分塊將工藝補充部分沖裁,工序③將后門B柱側輪廓整形,左右件對拼工藝補充采用空切方式實現,改變原有翻邊+整形的工藝方法,該方式可使材料在整形時從外側流入,不單純依靠過拉深量,在降低開裂風險的同時,保證R角成形一致性。工序④將后門外板B柱側二層滾邊R角、C柱側輪廓翻邊成形,由于工序③已完成輪廓R角成形,翻邊工序不會對該區域的材料產生拉力,避免了原成形工藝造成的開裂風險。該工藝方案在新車型開發中應用,模具批量生產穩定,成形制件未發生縮頸及開裂問題,方案驗證實施有效。

3 后門外板回彈控制優化方案

總結以往車型開發經驗,車門外板在自由狀態下普遍存在1~2mm的回彈,夾持狀態下,個別位置也存在超公差(±0.5mm)的回彈,如圖9所示。制件精度不良、回彈量大,影響后期滾邊總成整改方案,不利于車型導入時匹配問題識別,原工藝方案制件檢測如圖10所示,檢測結果如表1所示。

根據AutoForm軟件回彈分析結果與現場制件檢測結果對比分析,回彈趨勢一致。受翻邊間隙與板料材質差異影響,AutoForm軟件分析回彈0.6mm左右,實際回彈值在1mm左右。經現場實物分析,制件在修邊后,工序件貼合模具凸模,沒有回彈,翻邊后制件出現回彈,因此應考慮翻邊因素導致制件出現回彈。

車門外板輪廓翻邊弧長由該車型造型設計弧度決定,平緩的造型弧度,翻邊較均勻,應力變化較小,而家用轎車或SUV車型,為凸顯造型理念,車身弧度變化較大(一般為外凸造型)。車門外板包邊(滾邊)直線段需要至少5mm的內外板包邊量以滿足強度要求,車門外板翻邊長度一般控制在8.5mm左右,會造成車門外板翻邊成形過程中存在多料翻邊,應力不勻,使制件出現回彈。

如何改變翻邊應力不勻,是解決制件回彈的關鍵要素。

(1)調整翻邊工藝缺口,在翻邊工序做翻邊鑲件先后刃入,調整翻邊先后順序,達到平衡翻邊應力的目的,降低制件回彈,該方案在機蓋外板前風擋區域模具開發中已普遍應用。

(2)調整翻邊工藝缺口方案的同時,翻邊成形采用壓料翻邊工藝結構,如圖11所示,成形過程中,翻邊料邊處于托料芯與上模翻邊鑲件之間,受托料力擠壓,翻邊料邊處于可控狀態,通過調整壓料著色狀態,調整翻邊料邊流入速度,降低料邊受制件弧度影響造成的翻邊多料現象,使翻邊應力均勻。

后門外板應用壓料翻邊工藝方法,AutoForm分析結果顯示,回彈結果在±0.3mm,如圖12所示,符合工藝分析模擬要求,對模具開發進行實物驗證。

根據制件三坐標檢測結果顯示,制件回彈值與分析結果一致,符合GD&T(全局描述附表、形位公差表)要求,制件滿足精度質量要求,回彈問題得到解決。

4 結束語

提升沖壓件外觀細節處質量,保證生產穩定性,控制制件回彈是沖壓工程師應重點研究的課題,經過2個車型項目成形分析計算及項目開發實物對比驗證,確認的結論如下:①車門外板翻邊輪廓R角縮小能提升精致感,R角值可以控制在0.7~1mm;②車門外板采用壓料翻邊工藝,能有效降低沖壓件的回彈。

參考文獻(略)

 
 
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