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(lián)網(wǎng)

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(xiàn)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(zhì)量,同時對產(chǎn)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(xiàn)。所以,抑制、消除產(chǎn)品上的起皺或波紋成為產(chǎn)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(chǎn)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(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)品的設計意圖相違背:如果翻邊面為包邊面,可能導致后續(xù)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(diào)整拉深造型調(diào)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(qū)域的成形質(zhì)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(xiàn)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(nèi)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(chǎn)品,對翻邊成形過程起穩(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(fā)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(zhì)量的變化,使用靜力隱式算法有限元軟件AutoForm模擬翻邊成形過程。以某車型上的尾門內(nèi)板為例,分別比較有無凍結筋時翻邊成形質(zhì)量的變化。前處理設置參數(shù)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(nèi)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(xiàn)這類缺陷。計算到底后,由于AutoForm軟件內(nèi)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(nèi)板在到底前21mm時,多處區(qū)域出現(xiàn)了拱起,到底前12mm時,拱起區(qū)域進一步擴大,到底前1mm時,拱起程度相對減小,但是拱起區(qū)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(xiàn)起皺或波紋缺陷。圖3為翻邊面上加上凍結筋的尾門內(nèi)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(qū)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(xiàn)起皺或者波紋缺陷,其翻邊成形質(zhì)量明顯優(yōu)于未加凍結筋時的翻邊成形質(zhì)量。

針對這2種翻邊成形分別進行了現(xiàn)場驗證,未加凍結筋時在翻邊面上出現(xiàn)了4處較大范圍的起皺或波紋區(qū)域,加上凍結筋后,翻邊質(zhì)量較好,沒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,與有限元模擬結果相吻合。

3 結論

通過對比有限元模擬結果和現(xiàn)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(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。

文章來源:數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)

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