文／王慶雨，單浩，時(shí)巖林·浙江吉潤(rùn)汽車有限公司寧波杭州灣分公司

后縱梁作為白車身中的關(guān)重件及難點(diǎn)件，一直以來都是開發(fā)人員最難以攻克的課題。因其結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，其材料強(qiáng)度高(大部分為HC340/590DP 或HC420/780DP)，給開發(fā)過程中的工藝分析、模具結(jié)構(gòu)、模具調(diào)試、母線精度恢復(fù)、項(xiàng)目交期等帶來了極大的困難。隨著公司項(xiàng)目的日益增多，攻克后縱梁這個(gè)難題已刻不容緩，本文將從縱梁工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的角度來論述控制回彈趨勢(shì)，提升模具的穩(wěn)定性；通過回彈補(bǔ)償方案策劃，將縱梁90%以上區(qū)域回彈控制在±0.5mm 之內(nèi)，縮短了后期的調(diào)試周期，從而縮短了開發(fā)周期。

工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

分析軟件設(shè)置要求

⑴計(jì)算類型選擇回彈，推薦使用AF R7 版本，參數(shù)要求FV，網(wǎng)格單元EPS，層數(shù)11。

⑵回彈計(jì)算時(shí)設(shè)置要求。

1)修邊工序的設(shè)置要與模具工序內(nèi)容一致，必須采用壓料修邊；

2)最終回彈的參考體必須是產(chǎn)品，并且各工序的回彈參考體最好手工導(dǎo)入；

3)必須保證回彈結(jié)果收斂，再進(jìn)行回彈補(bǔ)償，補(bǔ)償參考分析值和經(jīng)驗(yàn)為最終大部分區(qū)域控制在±0.5mm 內(nèi)；必須要保證補(bǔ)償后的型面平順，不要出現(xiàn)局部凸起。

OP05 落料工藝改善

采用級(jí)進(jìn)落料(1 出2，分左右件)，避免了后續(xù)生產(chǎn)板料毛刺方向?qū)Τ尚蔚挠绊?，也有效提高了材料利用率和生產(chǎn)效率。

OP10 拉延工藝制定

⑴方案一：全拉延+側(cè)修邊工藝方案，拉延到底，減薄率局部超標(biāo)，且3 處起皺風(fēng)險(xiǎn)較大，無法消除，此方案未采納。

⑵方案二：局部半拉延+翻邊+側(cè)整形工藝(圖1)，經(jīng)分析，此方案無開裂起皺現(xiàn)象，成形效果良好，采用此方案。

圖1 局部半拉延+翻邊+側(cè)整形工藝

拉延工藝細(xì)節(jié)處理

針對(duì)翻邊過程中存在輕微缺料問題，在拉延凸模上增加儲(chǔ)料工藝，盡可能增加翻邊區(qū)域型面線長(zhǎng)，減少翻邊過程要料，影響主型面。

針對(duì)圓弧翻邊嚴(yán)重缺料問題，現(xiàn)有小水滴式儲(chǔ)料工藝優(yōu)化改善，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上盡量增加翻邊線長(zhǎng)，減少翻邊過程缺料；儲(chǔ)料工藝在滿足CAE 分析的狀態(tài)下，開模數(shù)據(jù)可適當(dāng)加大，在后續(xù)調(diào)試過程中放量。

如圖2 所示，OP10 整改前存在型面不光順、碎面和局部面倒角不光順、拉延局部面不平的問題，通過對(duì)型面細(xì)節(jié)做倒角光順處理使曲面平緩。

圖2 對(duì)型面細(xì)節(jié)做倒角光順處理使曲面平緩

通過型面局部強(qiáng)壓處理、局部考慮補(bǔ)充面造型和R 角局部空開來控制回彈和防止零件扭曲，具體操作如圖3 所示。

圖3 局部細(xì)節(jié)處理控制回彈和變形

拉延結(jié)構(gòu)優(yōu)化

⑴為消除制件型面落差處起皺，上模設(shè)置預(yù)壓料芯，依據(jù)分析數(shù)據(jù)，壓芯底部使用8.4t 壓力保證制件穩(wěn)定，同時(shí)兩側(cè)增設(shè)氮?dú)飧妆ＷC壓料芯受力平衡，保證整體強(qiáng)度。

⑵為避免調(diào)試機(jī)床與生產(chǎn)機(jī)床的閉鎖功能差異，縮短匹配調(diào)試時(shí)間，增設(shè)壓邊圈回程延時(shí)機(jī)構(gòu)，避免零件變形，同時(shí)避免了機(jī)床閉鎖功能不足導(dǎo)致的停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

⑶引入同心孔理念，各工序設(shè)計(jì)同心圓，可有效驗(yàn)證各序調(diào)試時(shí)材料走勢(shì)，明確各序差異。

⑷壓邊圈防側(cè)由傳統(tǒng)的2個(gè)防側(cè)導(dǎo)板增加到4個(gè)，且增加上下模本體防側(cè)向?qū)О?，有效消除?cè)向力，使拉延過程更穩(wěn)定。

回彈補(bǔ)償方案

回彈補(bǔ)償思路及方案

OP10 拉延。根據(jù)最終件結(jié)果值對(duì)OP10 拉延模整體補(bǔ)償，保證拉延模90%型面回彈量控制到±0.5 mm，盡量減少翻邊、側(cè)整形量。

OP20 修邊+沖孔。型面先不加工，待拉延回彈補(bǔ)償穩(wěn)定后再根據(jù)OP10 拉延件逆向加工。

OP30 翻邊+側(cè)修邊。主型面沿用OP10 型面，只針對(duì)零件翻邊側(cè)壁區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償。

OP40 側(cè)整形。主型面沿用OP10，側(cè)壁采用60°斜楔側(cè)整形，主要整兩側(cè)壁回彈量，將側(cè)壁回彈整形到位。

OP50 沖孔+側(cè)沖孔。采用產(chǎn)品型面，無回彈補(bǔ)償。

⑴OP10 拉延回彈補(bǔ)償方案(主型面區(qū)域回彈補(bǔ)償)。

根據(jù)最終工序件(OP50)回彈值對(duì)拉延模做整體回彈補(bǔ)償(補(bǔ)償系數(shù)約為1.0)，90%主型面回彈量控制到±0.5mm。

⑵OP10 拉延反弧處理。

根據(jù)CAE 分析：拉延做反拉檻結(jié)構(gòu)控制反弧及側(cè)壁回彈；補(bǔ)償處理后側(cè)面回彈不超過0.5mm，測(cè)得反弧量小(0.2mm 左右)；考慮實(shí)際模具狀態(tài)與理論分析的誤差，無法確定反弧補(bǔ)償量，考慮到拉延模具做火后加工，如補(bǔ)償過度，后期整改量大。

綜上，暫不做反弧補(bǔ)償，反弧依據(jù)實(shí)際出件狀態(tài)再確認(rèn)整改量；如需要進(jìn)行反弧補(bǔ)償，補(bǔ)償方案選擇在回彈弧面的最高點(diǎn)做折線、不倒角的型面補(bǔ)償。

OP30 翻邊?；貜椦a(bǔ)償方案(針對(duì)翻邊側(cè)壁回彈補(bǔ)償)

該工序主要實(shí)現(xiàn)翻邊工藝，根據(jù)回彈值只針對(duì)零件翻邊側(cè)壁區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償(補(bǔ)償系數(shù)約為1.0)，以減小側(cè)整形工序整改量。

OP40 側(cè)整形回彈補(bǔ)償方案

根據(jù)回彈分析結(jié)果，主要調(diào)整側(cè)壁區(qū)域回彈(目前補(bǔ)償系數(shù)約為1.0)，斜楔采用60°整形。通過控制整形工序模具間隙(0.2 ～1.6mm)，保證翻邊面質(zhì)量，同時(shí)有效控制翻邊面的回彈。

回彈補(bǔ)償斷面長(zhǎng)度分析

對(duì)回彈補(bǔ)償斷面長(zhǎng)度分析，以驗(yàn)證回彈補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>

⑴OP10 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)，見圖4。

圖4 OP10 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)

⑵OP30 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)，見圖5。

圖5 OP30 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)

⑶OP40 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)，見圖6。

圖6 OP40 拉延線長(zhǎng)確認(rèn)

回彈補(bǔ)償前后對(duì)比

⑴ OP10拉延補(bǔ)償前后對(duì)比，見圖7。

圖7 OP10 拉延補(bǔ)償前后對(duì)比

⑵ OP30拉延補(bǔ)償前后對(duì)比，見圖8。

圖8 OP30 拉延補(bǔ)償前后對(duì)比

從 OP10至OP30 分析可以看出：通過回彈補(bǔ)償，主面回彈90%以上區(qū)域回彈量控制在±0.5mm 以內(nèi)，同時(shí)回彈補(bǔ)償后零件扭曲量較小。

⑶OP40 拉延補(bǔ)償對(duì)比，見圖9。

圖9 OP40 拉延補(bǔ)償前后對(duì)比

從OP40 拉延補(bǔ)償前后對(duì)比可以看出：通過回彈補(bǔ)償，頂面90%區(qū)域回彈基本控制在±0.5mm 之內(nèi)，側(cè)壁區(qū)域回彈量也基本控制在±0.5mm 以內(nèi)，從截面圖來看，回彈補(bǔ)償后零件不扭曲。

⑷自由回彈和基準(zhǔn)點(diǎn)回彈對(duì)比，見圖10。

圖10 自由回彈和基準(zhǔn)點(diǎn)回彈對(duì)比

分析得出：基準(zhǔn)點(diǎn)回彈與自由回彈差異小于0.1mm，回彈補(bǔ)償時(shí)可以采用自由回彈狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償。

效果驗(yàn)證

通過工藝結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化，回彈補(bǔ)償策劃，最終理論回彈量控制在-0.6mm ～+0.7mm 之間，整個(gè)零件95%區(qū)域回彈控制在±0.5mm 之內(nèi)，且制件扭曲量較小，達(dá)到預(yù)期補(bǔ)償效果。

首件檢查

對(duì)調(diào)試參數(shù)、板料尺寸、拉延筋實(shí)物確認(rèn)、拉延走料量、模具型面研合率和出樣掃描數(shù)據(jù)與CAE 分析數(shù)據(jù)對(duì)比確認(rèn)，確認(rèn)過程受控與分析結(jié)果一致，下文列舉右縱梁確認(rèn)過程。

⑴調(diào)試參數(shù)對(duì)比確認(rèn)，見圖11。

圖11 調(diào)試參數(shù)對(duì)比確認(rèn)

⑵拉延筋設(shè)置對(duì)比，見圖12。

圖12 拉延筋設(shè)置對(duì)比

⑶走料量研合控制在5mm 以內(nèi)，調(diào)試尺寸與理論尺寸一致。

⑷模具型面研合確認(rèn)達(dá)成90%。

⑸拉延回彈數(shù)據(jù)對(duì)比。

調(diào)試參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)出料狀態(tài)與CAE 分析一致，拉延研合率達(dá)到90%，實(shí)際出樣與CAE 分析，主要在圖13 中局部A 區(qū)域存在差異，最大差值1.5mm，經(jīng)過調(diào)整壓邊力和縮減料片等方案調(diào)試驗(yàn)證，A 區(qū)域回彈趨勢(shì)和CAE 分析的回彈趨勢(shì)是一致的，考慮到高強(qiáng)板和CAE 本身分析的差異，可以認(rèn)為出件狀態(tài)和CAE 分析的狀態(tài)基本一致，分析正確。

圖13 拉延回彈數(shù)據(jù)對(duì)比

調(diào)試過程

⑴根據(jù)首件驗(yàn)證結(jié)果，零件在檢具自由狀態(tài)下小頭貼合檢具，大頭處反彈。以小頭為基準(zhǔn)，對(duì)大頭處的回彈進(jìn)行補(bǔ)償，先按1:1 對(duì)拉延進(jìn)行補(bǔ)償，確認(rèn)整改的方向正確與否，以及正確后的有效性。

⑵第一輪整改后，回彈明顯改善，補(bǔ)償趨勢(shì)正確，可按當(dāng)前數(shù)據(jù)繼續(xù)補(bǔ)償。

第一輪整改后存在圖14 中描述的問題，對(duì)問題原因進(jìn)行分析，得出整改措施。

圖14 第一輪整改后存在的問題及整改措施

⑶第二輪整改后，零件整體狀態(tài)較好，主型面區(qū)域的基準(zhǔn)面均貼合，零件放置檢具上狀態(tài)穩(wěn)定，局部區(qū)域存在超差問題，如圖15 所示。

圖15 第二輪整改后局部存在超差問題及整改措施

⑷經(jīng)過第三輪的整改，零件整體型面合格率在90%以上，見圖16。

圖16 第三輪整改后整體型面合格率在90%以上

結(jié)束語

綜上所述，通過前期策劃，數(shù)據(jù)前期做到最優(yōu)化，CAE 精細(xì)化分析指導(dǎo)，制造過程受控，做到了實(shí)物與理論分析狀態(tài)一致，縱梁開發(fā)在FDJ后僅用5.5個(gè)月即達(dá)成了型面合格率在90%以上，有效提升了工作效率，縮短了困難件的開發(fā)周期，大幅降低了整改費(fèi)用。