溫躍全,張國(guó)輝,周高林,濮丹丹
(奇瑞商用車(chē)(安徽)有限公司,安徽蕪湖 241000)
汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈,已進(jìn)入白熱化,各大汽車(chē)廠商不斷縮短產(chǎn)品上市周期、不斷推出新產(chǎn)品,搶占市場(chǎng)份額。智能化、低消耗、輕量化、安全等各項(xiàng)指標(biāo)是汽車(chē)廠商贏得這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所不可缺少的籌碼,這驅(qū)使了高強(qiáng)度鋼、鋁合金及其它復(fù)雜合成板材被汽車(chē)廠商關(guān)注,并在各自的汽車(chē)產(chǎn)品中大量被應(yīng)用[1]。這些板材因自身化學(xué)及物理特性復(fù)雜,在汽車(chē)車(chē)身鈑金制造過(guò)程中常常伴隨出現(xiàn)各種各樣的缺陷,回彈現(xiàn)象就是板料成形過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),若按照制件的理論數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模具,最終制造出的模具所生產(chǎn)出的制件會(huì)因回彈原因而不符合產(chǎn)品的理論狀態(tài),從而不符合設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)重影響整車(chē)裝配質(zhì)量。
想要制件最終能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的形狀,必須通過(guò)在模具的局部型面上做出相應(yīng)的補(bǔ)償量來(lái)補(bǔ)償板料成形過(guò)程的回彈。而設(shè)計(jì)階段回彈補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定,制件合理準(zhǔn)確的支撐點(diǎn)是至關(guān)重要的,模擬過(guò)程找不準(zhǔn)或未設(shè)置準(zhǔn)確合理的支撐點(diǎn),通過(guò)不斷的嘗試調(diào)整,必然會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)階段的進(jìn)度。
本文是以某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板為例,介紹在模具設(shè)計(jì)階段對(duì)制件進(jìn)行回彈分析,根據(jù)回彈量制定模具工藝模面的補(bǔ)償方案,減少后期實(shí)物階段的制件回彈問(wèn)題調(diào)試整改工作量,案例對(duì)汽車(chē)行業(yè)模具設(shè)計(jì)者在模具設(shè)計(jì)階段分析制件反彈及后續(xù)采取處理措施方面有指導(dǎo)及借鑒意義。
以某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板為例,此發(fā)蓋內(nèi)板結(jié)構(gòu)與目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外其他車(chē)企的車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板結(jié)構(gòu)相似,并無(wú)特別復(fù)雜的造型特征,制件工藝性比較好,其3D及GD&T圖基本信息分別如表1和圖1所示。
表1 某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板制件明細(xì)表
圖1 某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板GD&T圖
根據(jù)以上發(fā)蓋內(nèi)板的制件明細(xì)、制件3D數(shù)據(jù)及制件GD&T圖分析,確定制件的最優(yōu)沖壓工藝方案,分4工序沖壓完成,各工序內(nèi)容如表2所示。
表2 某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板工藝清單
沖壓工藝方案設(shè)定完成后,按照制件的尺寸、功能要求進(jìn)行工藝模面設(shè)計(jì),如圖2所示。
圖2 某車(chē)型發(fā)蓋內(nèi)板模具各工序工藝模面
在開(kāi)始使用AutoForm模擬分析制件回彈前,需要將AutoForm分析界面的回彈分析工具體參數(shù)提前設(shè)置完成,如圖3所示。
圖3 AutoForm分析界面工具體設(shè)置
工具體選擇及參數(shù)設(shè)置完成后,開(kāi)始進(jìn)行制件自由狀態(tài)下各工序的回彈運(yùn)算,結(jié)果如圖4所示。
圖4 各工序自由回彈結(jié)果
運(yùn)算結(jié)果顯示,制件自由狀態(tài)下的前部區(qū)域、兩側(cè)區(qū)域、后部區(qū)域回彈明顯,前部回彈最大量達(dá)0.832mm,兩側(cè)回彈最大量達(dá)0.306mm,后側(cè)區(qū)域回彈量達(dá)0.271mm,各區(qū)域回彈量較大。然而制件在自由狀態(tài)下,分析出來(lái)的結(jié)果并不能作為對(duì)其做回彈補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。在制定回彈方案補(bǔ)償前,先要選擇合理的回彈分析支撐點(diǎn)。為了真實(shí)反應(yīng)制件在檢具上回彈趨勢(shì),支撐點(diǎn)的選擇需要基于制件檢具測(cè)量的RPS夾持方案[2]。
發(fā)蓋內(nèi)板在檢具上測(cè)量時(shí),采用了7個(gè)RPS點(diǎn)夾持定位。模擬這些檢具上的RPS夾持點(diǎn),作為回彈分析制件的支撐點(diǎn),代入工具體中進(jìn)行回彈運(yùn)算,結(jié)果如圖5所示。
針對(duì)圖5所示的回彈分析結(jié)果,在模具工藝模面上做補(bǔ)償處理。
(1)A區(qū)域的落差+0.686mm,此處影響鎖扣的安裝,做負(fù)處理補(bǔ)償0.6mm,全序替換。
(2)B區(qū)域落差-0.574mm,此處影響總成裝配,做正處理補(bǔ)償0.6mm,全序替換,同時(shí)左右對(duì)稱處理。
(3)C區(qū)域落差-0.542mm,此處影響總成裝配,做正處理補(bǔ)償0.5mm,全序替換,同時(shí)左右對(duì)稱處理。
(4)D區(qū)域落差-0.357mm,影響內(nèi)外板間隙配合,做正處理補(bǔ)償0.4mm,全序替換。
(5)E區(qū)域落差-0.465mm,此處影響護(hù)板安裝,做正處理補(bǔ)償0.5mm,全序替換。
補(bǔ)償處理后,進(jìn)行模擬運(yùn)算,結(jié)果如圖6所示,所有匹配面和法蘭面回彈已控制在±0.3mm以內(nèi)。理論符合率高于90%,成形過(guò)程光順,起皺風(fēng)險(xiǎn)小,但此種補(bǔ)償方案最終得出的制件狀態(tài)是否穩(wěn)定可靠,需要進(jìn)行驗(yàn)證。
圖5 7點(diǎn)支撐回彈分析
圖6 7點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后運(yùn)算結(jié)果
為了驗(yàn)證回彈補(bǔ)償方案的準(zhǔn)確性,減少原制件回彈分析的支撐點(diǎn),將原7點(diǎn)支撐方案中制件的兩側(cè)2個(gè)支撐點(diǎn)及中間部位的1個(gè)支撐點(diǎn)取消,采用4點(diǎn)支撐進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示,顯示制件回彈現(xiàn)象很?chē)?yán)重,因而原7點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償方案是不合理的。
圖7 4點(diǎn)支撐回彈分析驗(yàn)證
按照4點(diǎn)支撐方案分析的回彈,在工藝模面上做對(duì)應(yīng)補(bǔ)償,步驟如下:
(1)A區(qū)域的落差+1.014mm,此處影響鎖扣的安裝,做負(fù)處理補(bǔ)償1.0mm,全序替換。
(2)B區(qū)域落差-1.106mm,此處影響總成裝配,做正處理補(bǔ)償0.8mm,全序替換,同時(shí)左右對(duì)稱處理。
(3)C區(qū)域,按照1.0mm量抬高,最大落差1.2mm,做負(fù)處理補(bǔ)償1.2mm,全序替換,同時(shí)左右對(duì)稱處理。
(4)D區(qū)域落差-1.412m,做正處理補(bǔ)償0.8mm,全序替換。
按以上方案做出回彈補(bǔ)償,運(yùn)算分析結(jié)果如圖8所示,4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后,制件各區(qū)域回彈量均控制在±0.2mm以內(nèi),狀態(tài)較好,理論符合率大致達(dá)到90%以上。
圖8 4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償后分析結(jié)果
同樣對(duì)4點(diǎn)支撐回彈補(bǔ)償方案進(jìn)行一次校核,用7點(diǎn)支撐方案進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果顯示回彈狀態(tài)穩(wěn)定,如圖9所示。
圖9 7點(diǎn)支撐驗(yàn)證4點(diǎn)回彈結(jié)果
對(duì)兩次分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì),兩種不同支撐點(diǎn)方案驗(yàn)證結(jié)果顯示所有匹配面和法蘭面回彈差異基本控制在0.2mm以內(nèi),差異符合要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),制件質(zhì)量可以滿足要求,因此判定按照4點(diǎn)支撐做回彈分析補(bǔ)償方案是正確合理的。
回彈是沖壓件常見(jiàn)缺陷,對(duì)制件的尺寸合格率及裝車(chē)匹配極為不利。在模具設(shè)計(jì)階段若不做充分識(shí)別,依靠模具鉗工及技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)及技能,在模具調(diào)試階段來(lái)整改回彈問(wèn)題,需要耗費(fèi)大量時(shí)間且往往效果不佳。通過(guò)介紹在模具設(shè)計(jì)初期利用AutoForm軟件對(duì)沖壓件回彈進(jìn)行分析,模擬整個(gè)回彈過(guò)程,并制定合理的補(bǔ)償對(duì)策,有效降低后期制件實(shí)物階段的調(diào)試整改難度,減少調(diào)試整改周期,保證制件的最終質(zhì)量,該方案值得推廣運(yùn)用。