新型钣金成形翻边冻结筋工艺研究

2016-10-12 by:CAE仿真在线来源:互联网

新型钣金成形翻边冻结筋工艺研究

在冲压成形中,当翻边面存在弧度,并且为多料翻边时,翻边成形容易出现压应力起皱和波纹。起皱和波纹是板料冲压成形的主要缺陷之一,严重影响面精度和表面质量,同时对产品的强度和刚度有削弱作用,其与板材强度、料厚有关,板材的强度越低、料厚越薄,起皱和波纹越容易出现。所以,抑制、消除产品上的起皱或波纹成为产品设计和冲压工艺设计必须考虑的问题。

为消除此类缺陷,当前的一般做法有2种。

(1)在翻边面上加纵向吸料筋,这种吸料筋最终会留在产品上,长期的实践证明,大部分情况下这种方法能有效抑制起皱、波纹的出现,提高翻边成形质量,但是这种工艺方法需要更改产品,与原产品的设计意图相违背:如果翻边面为包边面,可能导致后续无法包边;如果翻边面为焊接面,可能会影响焊点的分布。

(2)通过不断调整拉深造型调整翻边量,这种方法耗时耗力,并且可能会影响拉深成形其他区域的成形质量,实施难度大,最终成形效果并不明显。所以,寻求一种既不与原设计意图相违背,又不出现起皱、波纹的工艺方法是解决问题的关键,新型翻边冻结筋的设计就是在这种背景下应运而生。

1 设计内容

为解决上述提到的翻边起皱、波纹问题,本文在翻边面上设计了一种沿着分模线的横向冻结筋,如图1所示的翻边示意图,这种冻结筋在拉深时成形出冻结形状,后序翻边时冻结筋逐渐被摊平,无需更改产品,对翻边成形过程起稳定固化作用,保证翻边成形质量。

2 使用效果及对比验证

随着计算力学、有限元理论尤其是大变形弹塑性理论和计算机软硬件技术的迅速发展,以及金属板材成形理论研究的不断深入,使用计算机模拟冲压成形过程成为可能。为了实时观察到翻边各个阶段翻边面成形质量的变化,使用静力隐式算法有限元软件AutoForm模拟翻边成形过程。以某车型上的尾门内板为例,分别比较有无冻结筋时翻边成形质量的变化。前处理设置参数完全相同。

对于起皱、波纹的判定,一般是通过肉眼观察有限元模拟到底前的板料拱起情况,如果到底前一定距离内拱起没有消失,便认为在翻边结束后会在翻边面上留下起皱或波纹缺陷,反之则不会出现这类缺陷。计算到底后,由于AutoForm软件内部算法的特殊性,板料会被拍平,不会观察到与实际情况相同的起皱或波纹。如图2所示,未加冻结筋的尾门内板在到底前21mm时,多处区域出现了拱起,到底前12mm时,拱起区域进一步扩大,到底前1mm时,拱起程度相对减小,但是拱起区域并没有减少,所以有限元模拟结果显示未加冻结筋的翻边面在成形结束后会出现起皱或波纹缺陷。图3为翻边面上加上冻结筋的尾门内板到底前的成形情况,在翻边过程中,冻结筋逐渐被摊平,到底前21mm时,在翻边面的边界,有不太明显的拱起区域,到底前12mm时,基本看不出拱起,直至成形结束。所以,有限元模拟结果显示加上冻结筋的翻边面在成形结束后不会出现起皱或者波纹缺陷,其翻边成形质量明显优于未加冻结筋时的翻边成形质量。

针对这2种翻边成形分别进行了现场验证,未加冻结筋时在翻边面上出现了4处较大范围的起皱或波纹区域,加上冻结筋后,翻边质量较好,没有明显的起皱或波纹区域,能较好地满足后续包边或者焊接要求,与有限元模拟结果相吻合。

3 结论

通过对比有限元模拟结果和现场验证结果,大面积多料翻边时,新型翻边冻结筋工艺较传统翻边工艺更能保证翻边面的成形质量,满足后续包边或者焊接要求。

文章来源:数字化企业网

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