徐小佳,劉海東,潘勇輝,黃予聰

(柳州廣菱汽車技術(shù)有限公司，廣西柳州 545007)

0 引言

以往對回彈的修改，要求技術(shù)員有豐富的工作經(jīng)驗和高超的技術(shù)水準(zhǔn)，而且一般是在模具加工完成，試模出件后，在檢具上才能檢測零件的尺寸合格率。這個時候發(fā)現(xiàn)零件的尺寸超差，就需要對模具進(jìn)行局部補(bǔ)焊加工、研配調(diào)試從而將尺寸改到公差范圍內(nèi)。更甚者，需要對模具型面進(jìn)行全型面的降刻加工，這將花費更多的時間去做品質(zhì)提升。然而這樣的修改方案存在一個很大的弊端：一次修改不能將零件改合，需要二次、三次修改的可能。模具經(jīng)過多次補(bǔ)焊，容易造成焊接區(qū)域有焊縫開裂的現(xiàn)象，影響模具的外觀質(zhì)量，也影響模具的使用壽命以及安全等[1]。

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天， CAE回彈相關(guān)的技術(shù)表現(xiàn)了突出的優(yōu)勢，AF(Autoform)更是其中的一員。AF不僅僅是對零件成型中的開裂起皺等現(xiàn)象有十分可靠的前瞻功能，也逐步地完善回彈分析的可靠性，甚至引入了模擬檢具狀態(tài)下的重力回彈分析。這就相當(dāng)于在軟件中模擬零件試?！獧z測—方案輸出—修模—壓件—檢測—方案優(yōu)化，這樣一個循環(huán)往復(fù)的過程，在理想的狀態(tài)下只需要對模具進(jìn)行一次加工，就能得到合格的產(chǎn)品零件。依托AF的回彈分析能力，探究其回彈分析理念，對汽車模具行業(yè)有著極其重要的意義。

1 零件模型的建立

以某車門的鋁制窗框加強(qiáng)板為例，采用左右件雙件成型，如圖1所示。

圖1 窗框加強(qiáng)板左右雙件成型示意

零件材質(zhì)為GMW15192M-AL-S-5000-S-90-U-1.20T-EFLD，料厚1.2 mm，此類零件為鋁制高強(qiáng)板，根據(jù)以往的經(jīng)驗反饋，此類零件回彈較大，大部分屬于整體變形扭曲。其材料性能參數(shù)見表1。

表1 GMW15192M-AL-S-5000-S-90-U的材料性能參數(shù)

設(shè)計的工藝內(nèi)容為：成型—切邊+沖孔—切邊+沖孔—翻邊+整形+分離,如圖2所示。

圖2 成型工藝流程

在確認(rèn)零件的成型情況符合評判標(biāo)準(zhǔn)后，開始對零件的回彈進(jìn)行詳細(xì)的分析。分析的基本設(shè)置是要求在每一道工序計算完成后都加入回彈計算，如圖3所示。

圖3 AF分析工作流程

在最后一道工序的回彈中(M41)，模擬了檢具的定位基準(zhǔn)，包括定位銷及支撐S面。這是為了讓回彈貼近零件真實的檢測狀態(tài)，從而模擬更為真實的結(jié)果，如圖4所示。

圖4 零件的檢測基準(zhǔn)

對原始的數(shù)模進(jìn)行分析，得到如圖5所示的回彈結(jié)果。

圖5 原始零件的AF回彈結(jié)果

2 回彈方案分析

零件的回彈結(jié)果趨向于整體扭曲，回彈量約在±2 mm以內(nèi)，但零件合格的公差要求是在±0.5之內(nèi)。由圖可知，該零件的回彈呈現(xiàn)出不規(guī)則扭曲的態(tài)勢，零件60%以上的型面超差。假如就采用以往項目的制造模式，用原始數(shù)據(jù)加工模具，最終得出的零件尺寸合格率低、型面嚴(yán)重超差、模具將面臨多次修改的境況。

試驗借助AF的回彈分析模塊，模擬修正回彈補(bǔ)償方案。在方案的探討階段，驗證了包括局部回彈補(bǔ)償修改，以及1倍、1.2倍、1.5倍比例的整體回彈補(bǔ)償方案在內(nèi)的多種方案。結(jié)果顯示，按1.2倍的整體回彈補(bǔ)償方案效果最好。以此展開討論，數(shù)據(jù)模型如圖6所示。

圖6 回彈補(bǔ)償數(shù)據(jù)模型

零件回彈整改數(shù)據(jù)與原始零件的數(shù)值對比如圖7所示。

圖7 零件回彈補(bǔ)償量示意

接下來，研討回彈補(bǔ)償?shù)木唧w實施工序，如圖8所示。四工序內(nèi)容中，第一工序和第四工序均含有成型類工作內(nèi)容，第二工序和第三工序則是切邊沖孔。為保證切邊沖孔的準(zhǔn)確性，定下第二工序和第三工序不作回彈補(bǔ)償?shù)幕{(diào)。其后則是驗證第一工序和第四工序回彈補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

圖8 回彈補(bǔ)償?shù)木唧w實施工序

3 AF模擬分析及驗算

將討論的方案在AF中分析驗證，結(jié)果見表2。

表2 回彈方案驗證對比表

方案二中回彈詳細(xì)結(jié)果如圖9所示，在AF的分析模擬中，該零件的回彈趨勢較好。

圖9 補(bǔ)償后的零件AF回彈結(jié)果示意

4 實踐驗證

將方案二中的回彈整改數(shù)據(jù)用于模具加工，零件加工研配完成后，首次全工序樣件掃描結(jié)果如圖10所示。

圖10 補(bǔ)償后的零件真實回彈掃描結(jié)果示意

由圖10可知，CMM檢測樣件3件，零件平均合格率為94%。

5 結(jié)束語

首次出件檢測的合格率越高，模具修模的次數(shù)就越少，模具補(bǔ)焊的程度也越少，人員和設(shè)備的投入就越少，模具外觀質(zhì)量和使用質(zhì)量也越高。從該鋁制加強(qiáng)件的回彈分析及實踐驗證中得出結(jié)論，AF的回彈分析方法可以大大節(jié)約模具制造成本和模具制造周期[2]。

在今后的發(fā)展中， AF的回彈分析計算將是未來模具行業(yè)發(fā)展的一個大趨勢。將現(xiàn)場中實際會產(chǎn)生成本的工作在電腦中分析模擬并計算出一個最優(yōu)的解法。從而節(jié)約現(xiàn)場模具修模的時間、人員成本，這也是模具業(yè)務(wù)中，零件品質(zhì)的提升的一個重要體現(xiàn)。從小型零件著手到中大型零件，逐步加入更多影響回彈的因素[3]，這將需要從業(yè)人員進(jìn)一步地探索。