汽车高强度钢板零件在中的应用与探讨

第七届中国ＣＡＥ工程分析技术年会论文集汽车高强度钢板零件在ＣＡＥ中的应用与探讨党勇民，易细红，雷晓鹏（陕西黄河工模具有限公司，７１００４３）攮要：随着高强度钢板在汽车上的广泛应用，对两种高强度钢板零件的成型进行了ＣＡＥ分析，总结了高强度钢板成型中遇到的问题，并提出了相应的解决方案．关键字：高强度板；ＣＡＥ分析；回弹；翘曲现代汽车工业中汽车越来越轻量化，安全性不断的提高，需要板料的强度越来越高重量越来越轻。随着汽车工业的迅猛发展高强度板在汽车上的比重逐年加大。但高强度钢板在成型方面又有着不易成型、易开裂、工艺较难控制。在不断的实践过程中我们总结出一些关于高强度钢板的成型实例。ＣＡＥ技术是计算机和工程技术相结合的新兴技术，对于汽车零件进行冲压成型技术分析是十分重要的的～种技术，可以缩短模具制造和产品验证的周期。模具对金属板料冲压加工可获得质量好、精度高、外表光滑的冲压件，它是一种节材、高效、低成本的成型方法。冲压工艺设计是薄板冲压成型技术的关键，ＣＡＥ技术在汽车冲压件中能够准确的预测出零件的成型状况如回弹、翘曲、变形和裂纹。能够节省大量的试模验证实现时间，降低模具设计制造周期和费用，随着计算机软硬件的不断发展，ＣＡＥ板料成型技术越开越多的应用到汽车冲压行业，计算机仿真技术日渐成熟，并在冲压工艺与模具设计中发挥越来越大的作用。随着三维实体软件的不断完善，可以从计算机上直接模拟冲压件的成型过程，分析出冲压件成型工艺的可行性，判断冲压工艺和产品的合理性。每一次模拟计算都相当于一次试模，可以使技术人员提前预测到所出现的问题，及时在前期过程中解决所出现的问题，近几年随着理论技术的不断完善模拟过程越来越接近现实生产，在较大的模具厂中，已经要求所有的零件都要进行ＣＡＥ模拟才能进行生产。随着汽车工业的不断发展，轻量化、节能、安全性的提高，一种新型的钢板高强度钢板被开发出来。其特点是强度高重量轻又能满足安全性，其抗拉强度达到５９０ＭＰａ，随之而来的是成型产品回弹大、易开裂、零件扭曲变形，由于板件的强度较大，在成型过程中比较难于成型，屈服强度低拉伸强度高，由此产生了较高的加工硬化，造成了零件尺寸难以控制。在成型过程中会产生较大的回弹，如下图是普遍存在问题：——３８０——第七届中国ＣＡＥ工程分析技术年会论文集通过对高强度钢板的使用～般通过ＣＡＥ分析确定冲压件的变形过程，准确的掌握冲压过程的成型原理，发现在成型过程中出现问题的环节，制定＿出合理的解决方案：ａ）如减小成型圆角使材料变形充分ｂ）做出成型过程中的反回弹，进行数模补偿ｃ）采用合理的成型工艺，反复验证，把问题解决到设计的初期阶段ｄ）在易于起皱的部分增加吸皱筋、工艺凸台，尤其在横梁类零件可以建议产品在侧面增加凸台和加强筋ｅ）增加整形工序，对变形较大的区域进行整形对于以上措施其本上可以解决大多数问题，但冲压件往往会存在各种各样的问题，这都要不断的积累。以下某汽车产品零件属于外覆盖件后尾板，材料是高强度钢板Ｂ１７０Ｐ１材料厚度Ｏ．７，产品成型深度深，产品回弹大．在传统的工艺方案中会采用拉延—切边冲孔—整形由３套模具来完成，现在我们可以利用ＣＡＥ软件对零件进行分析，确定理论上的回弹数值，通过逆向造型，进行数模补偿，然后再通过ＣＡＥ进行回弹分析，利用回弹后数据和产品数模进行比较，如果有差异确定回弹数值，再进行逆向造型，经过这样的反复演算，可以得到非常接近新数模，利用新的数模加工模具。由此将原有的工艺方案更改为拉延一切边冲孔，腋狺画甄瓣—令ｌ模具ｃＮｃ，装配Ｉ—今压出产品，切边后和瞳的理论数槿【根据实际回弹量，对理论数模进行修１首先导入产品数模对产品数模进行工艺补偿下图是最终做出的拉延数模一３８１—墨主生！垦￡些三墨坌塑垫娄！墨堡兰墨产品盘檀工艺朴惜后的拉琏敲槿合理的工艺补偿是能够成型出合格零件的第一步，合理的工艺扑偿能有效地减小产品回弹，增加零件的刚性，使材料能够得到充分的延展。２、确立分析参数对数模进行ＣＡＥ分析，得出以下分析报告：２．１参数：材料牌号：Ｂ１７０ＰＩＱ／ＢＱＢ４ＩＩ．２００３压边力：１４０吨压料面行程：１３０ｍｍ摩擦系数｛Ｏ１５虚拟拉深速度：ｌｍ／ｓ成形压力：８００吨展开料尺寸：方科２０００Ｘ１２５０限制系数：Ｏ３５１Ｎ／ｒａｍ凸凹模间隙：０．８２．２材料特性ｔ材料利用枣：８１％２．３压延筋特性；压延筋：采用圆形单位限制力：２７３２．４位置关系圈：１凹攫２压边面３凸模成型过程首先凹模和压边雕将坯料压紧，在凸模、压边面和凹模的作用下将板料压成由平板压成凸顶型，随着凸模的顶出零件发生塑性变形，零件逐步成型出来。在此过程中需要不断地调整坯料的大小、压延筋的大小、拉延面的形状、压边力的大小等可以等到较好的拉延效果。比如增大压边力可以有效减少起皱．增大工艺补偿的圆角可以减少开裂，调整坯料的大小可以提高利用牢减少开裂等．通过不断地调整工艺参数和方法，最终达到合理的成形效果。蔓主些！里堂三里坌堑垫苎堡垒堡苎苎恭焉器蔫弱蕊霭■酗备注，绿色代表安全区—■幽臣三歪口圜■３８３第七届中匝ＣＡＥＩ程分析拄木年会论文集坯料注入量可以为模具设计人员提供零件的最终位置，确定合理的模具结构对于以上的分析报告说明此高强度零件拉延成型的状态是台理的。３．准确的得到拉延数模后，进行切边处理做出回弹量示意图如下霉圈砸芦犀Ｉ墅竺—盈＿噩∞．皿掣ｌＩ目圉』雷由以上数据可以得出不同截面的回弹量，相比普通钢板会有比较大的回弹，对所有的回弹数据进行整理，并对数据进行反求，重新作出以下数模：红色面为增加回弹角区域下图为局部放大圈通过这种方法可以对分析出的回弹进行数模补偿，达到所需要的结果，经实践中验证有误著但是可以控制在有效的范围内。同样我们对另外一种零件进行分析以Ｆ产品是横粱类零件，产晶较长．长度长度相对宽度差异较大．零件成型过程中侧面回弹较大，在侧面形成侧弧，零件扭曲变形。该产品工艺为拉延切边冲孔—整形翻遍整ｒ遴３８４第七届中霉ｃＡＥＩ程分析技术年会论文集形—侧冲孔侧修边分离，该冲压件关键工序是在整形模进行回弹反补偿。首先导入产品数模对产品数模进行工艺补偿．下图是最终做出的拉延数模产品鼓横工艺补偿后的拉延散模４．确立分析参数对数模进行ｃＡＥ分析，得出以下分析报告４．１参数：材料牌号：Ｂ３４０压边力：１００吨压料面行程：６０ｒａｍ摩擦系数：０１５虚拟拉深速度：ｌｍ／ｓ凸凹模间隙：ｌ上成形压力：７００吨２．２材料特性：下图为Ｂ３４０材料曲线图材料利用率：６０％展开料尺寸：方料１７２０Ｘ３３０３．３压延筋特性：压延筋：采用圆形限制系效：０３５单位限制力：２７３１Ｎ／ｒａｍ４．１位置关系圈；ｌ凹槛２，压边面ａ、凸横备注：绿色代表安全区成型过程首先凹模和压边圈将坯料压紧，在压边面和凹模的作用Ｆ将平板料压紧。随着凸模的顶出零件发生塑性变形．零件逐步成型出来。在此过程中需要不断地调整坯料的大小、压延筋的大小、拉廷面的形状、压边力的大小等可阻等到较好的拉延效果。第七届中国ＣＡＥ工程分析拉术年会论文集糍藉圜蚓国４３拉深结束样件减薄率示意图４．４拉深结束坯料注入量示意图对于以Ｌ的分析报告说叫此高强度零件拉延成型的状态是合理的５．准确的得到拉延数模后，进行切边处理做出回弹量示意图如下第七屙中国ｃ＾Ｅ工程分析技术年会论文奥耐雌每／磐一Ｆ笋｜Ｌ由以上分析结果可以看到，零件发生了较大的回弹．从上图中做出了下图的反回弹，使用下图加工的整形模，可以完成变形回弹的整形，达到了预期的效果。对于此类零件我们确定在整形模中进行回弹补偿图原始产品黼整形叠面综上所连通过ＣＡＥ软件的分析．可以得到和实际比较接近的分析结果，通过分析结果对回弹变形进行补偿，能够在实际生产中得到事倍功半的效果。ＣＡＥ在高强度板上的应用，可以解决高强度板难以成型难以控制精度的问题，准确的ＣＡＥ分析结果，能较为准确的预测高强度板的成型，同时需要不断积累在ＣＡＥ应用中的经验，使ＣＡＥ在解决实际问题中得到发展。下转第３９６页