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分析下轎車前翼子板沖壓件和沖模優化

發布時間:2019-05-21 14:41:00 星期二
摘要:

前翼子板作為標志整車外表面件制造水平的沖壓件,以其造型的復雜性、匹配的多重性、表面質量要求的嚴格性著稱。那么,通過優化沖壓生產方式、沖壓成形方法、模具制造與調試等過程,達到整車的造型效果,成為了我們的重點目標。本文將對翼子板沖壓件成形技術分

前翼子板作為標志整車外表面件制造水平的沖壓件,以其造型的復雜性、匹配的多重性、表面質量要求的嚴格性著稱。那么,通過優化沖壓生產方式、沖壓成形方法、模具制造與調試等過程,達到整車的造型效果,成為了我們的重點目標。本文將對翼子板沖壓件成形技術分析、模具優化技術、沖壓件質量優化辦法等內容做重點闡述。

造型特點、匹配和表面質量要求

翼子板處在整車目視效果最明顯的位置,為了追求整車造型良好的視覺效果,在德系產品設計上,產品的三維過渡曲面、裝飾銳棱等產品特征面線幾乎到了接近成形極限的狀態和銳度。翼子板在整車上的匹配面、基準面、檢測面多,對匹配的間隙、平度、整車的結構尺寸和檢測基準有很高的要求。前翼子板產品造型特點、匹配和表面質量要求如圖1所示。

前翼子板沖壓件成形技術分析

可制造性分析

在前翼子板產品數據優化階段,為了確保制件具有穩定、可靠的工藝性和良好的匹配精度,充分滿足產品的特性要求。需要對給出的產品數據做既符合產品特征也適合制造工藝與批量生產的數據檢查,并協助產品設計人員優化產品數據,經過多輪的改進,形成可用的產品數據版本。

圖1 前翼子板造型特點、匹配和表面質量要求

⑴前翼子板產品型面數據造型評價檢查。用成形分析軟件做產品表面光順性檢查及優化,重點檢查三維曲面過渡區域的連續性,通過斑馬圖顯示曲面過渡區域的變化狀態。經過對產品型面數據表面的連續性檢查及優化,達到型面光順效果可以滿足A面標準表面質量要求。

⑵前翼子板產品輪廓分縫數據評價檢查。在滿足產品造型特性的基礎上,根據產品的造型特點,確定適合制造工藝性的產品輪廓分縫位置。

⑶前翼子板產品特征線和成形制造工藝性評價檢查。用成形模擬軟件,對產品特征線(銳棱)、形面成形區域、翻邊整形區域等做成形性和制造工藝性分析檢查和優化。對于無法完全消除的影響表面質量和尺寸精度的缺陷問題,提出理論分析缺陷風險報告。

拉延模擬分析

按材料數據庫中的機械性能等數據,產品要求的板料纖維方向,工藝要求的板料輪廓,用模擬成形分析軟件,做拉延成形模擬分析,檢查產品數據與板料、成形性的匹配狀態。

根據可參考類比車型翼子板的情況,取沖壓基準點為:X=0、Y=-800、Z=350。沖壓方向為沿X軸旋轉-17°,沿Y軸旋轉3°。在此沖壓基準點和沖壓方向上,板料放置在壓邊圈上的狀態較好,觸料狀態均勻,拉延成形和壓料力分布相對均勻,拉延深度變化小,全部拉延型面無負角且拔模斜度適中,有利于退件和后工序修邊角度和后續放取件。特別是沿Y軸旋轉3°,在保證其他狀態良好的情況下,使銳棱滑移線最小。

工藝補充部分高度的選取,板料與拉延凸模的初始接觸位置合理,板料成形順暢無積料和尖點,對制件拉延成形有利,同時,不會有影響制件表面質量的缺陷。成形過程中各階段拉延狀態如圖2所示。

⑴使板料的塑性變形充分,制件回彈變形小。在保證制件具有足夠剛性的同時,也使拉延過程產生的沖擊線控制在修邊輪廓以外的工藝補充部分,滑移線控制在最小范圍內,保證前蓋下安裝及檢測面形狀部分位于凸模上,保證其尺寸精度和表面質量,在工藝補充上加大了拉延深度,并使壓料面的形狀與制件的接近,拉延深度相對均勻。

為了保證制件在月牙區域、A柱上角部區域、大燈燈口區域、輪罩區域等處的塑性變形充分及可調整性,在該區域的工藝補充面上設置了進料臺階和工藝凸包。工藝補充形狀如圖3所示。

圖2 成形過程中各階段拉延狀態

圖3 工藝補充形狀

根據產品的輪廓形狀和后續修邊工序的修邊輪廓,并考慮后續工序對工藝補充的要求,確定拉延凸模輪廓及修邊位置。保證制件的外表面形狀和主要匹配面等包含在凸模輪廓范圍內,并具有良好的表面質量和尺寸精度。

⑵適應壓料面的形狀,保證壓料的可靠性,板料在拉延前的初始狀態呈預彎狀態,已接近壓料面的形狀。為了有利于后續的翻邊工序,減少翻邊對制件表面質量的影響,在翻邊的輪廓位置上做了預翻邊(過拉延)設計。拉延件可以在后續的修邊工序模具中實現穩定可靠的定位,在拉延工藝補充面四周制件邊緣上,沖翻出4個月牙形狀的定位面。

⑶成形性評估分析結果檢查。根據拉延模擬成形性FLD極限圖中成形限制曲線安全區范圍,材料變厚可接受范圍,材料過渡變薄可分析范圍,材料拉伸不足顯示范圍等,產品數據結構的工藝性基本合理,雖然局部形狀存在破裂可能,但能夠保證拉延及后工序沖壓工藝的可行性。成形性評估分析結果檢查如圖4所示。

圖4 成形性評估分析結果檢查

⑷主/次應變評估分析結果檢查。根據拉延模擬的主/次應變在制件成形區域的分布和變化情況顯示,雖然由于制件在工藝補充部分設置的進料臺階和工藝凸包,反映在工藝補充部分和制件表面形狀的主/次應變變形分布有些差異,但這對制件成形充分性、制件剛性、制件表面質量都是有利的,也是可以接受的。

⑸產品滑移線評估分析結果檢查。根據拉延模擬在成形區域滑移狀態分析顯示結果,由于銳棱的圓弧半徑很小,在銳棱成形區域的銳棱滑移線超過了銳棱圓弧區域,特別是上、中2條裝飾棱線和輪罩成形裝飾棱線的滑移線比較寬,存在對制件表面質量影響的隱患。待后期在模具調試優化中處理。產品滑移線評估分析如圖5所示。

圖5 產品滑移線評估分析

⑹板料料厚變化、變薄率變化和板料起皺分析結果檢查。根據拉延模擬對制件板料料厚變化、變薄率變化和板料起皺的分析,其板料的變化范圍在允許的界限內,變化分布與工藝補充部分和成形部分的設計趨勢基本一致,雖然個別點出現接近極限值,有出現縮頸、開裂的可能,但可以通過調整實際模具解決。

⑺位移邊界條件指標檢查。根據拉延模擬對制件邊緣位移邊界的變化情況檢查,為板料輪廓形狀、尺寸和拉延筋等的設置做出了趨勢判斷。沿凸模四周輪廓,在保證足夠壓料寬度的條件下,設置一條拉延筋,同時,為了控制和調整輪罩區域、月牙區域、A柱區域的進料阻力,該區域加設了第二條局部拉延筋。為了保證制件批量生產的穩定性,在拉延件上,必須保留一條拉延筋寬度占2/3以上。在這種條件下,設置出板料的最小輪廓尺寸,位移邊界條件如圖6所示。

圖6 位移邊界條件

⑻最終分析結果檢查。經CAE分析表明,產品本身結構的工藝性基本合理,但局部形狀存在破裂可能,調試過程中依賴于型面光潔度及局部圓角的修正,拉延工序制件的工藝補充部分成形工藝合理,能夠保證該件的產品質量要求,保證拉延及后工序沖壓工藝的可行性,因此該制件及工藝補充部分可作為制造依據應用于現生產。

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