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汽車(chē)沖壓工藝中基于auocadform的工藝排布分析
典型的汽車(chē)外觀包括前圍、前翼、前門(mén)、后翼和后翼。1孔整形op40翻序文章以一模雙件的生產(chǎn)方式為例,工序排布如圖1所示,為OP10拉延→OP20修邊→OP30修邊沖孔整形→OP40翻邊,共4道工序。需要注意的是,OP20中紅框標(biāo)出的位置存在斜楔沖孔,需要在OP20工序時(shí)將這幾處廢料先行切掉,為后工序的斜楔沖孔留出位置。另外,OP30中紅框部分是修邊帶整形,OP40中紅框部分是斜楔翻邊。它們都有一個(gè)共同優(yōu)勢(shì),即縮短一個(gè)工序,從而達(dá)到節(jié)約成本的目的。2室外板的自動(dòng)格式分析2.1外部板制件拉延工序?qū)AITA造型軟件中繪制制件拉延工序的造型導(dǎo)入Autoform,完成拉延工具體的模面設(shè)定。在拉延工序的分析中,壓邊圈的參數(shù)設(shè)定非常重要,直接影響分析結(jié)果。壓邊圈設(shè)置的重要參數(shù)有2點(diǎn),如圖2所示。第1點(diǎn)是壓邊圈行程。壓邊圈行程會(huì)影響到板材放到壓邊圈上的形態(tài)(表現(xiàn)為是否“塌腰”),同時(shí)會(huì)影響到板材接觸模具凸模的狀態(tài)。一般壓邊圈行程的選取原則為:在壓邊圈抬起時(shí)剛好與模具凸模的最高點(diǎn)平齊。文章中制件壓邊圈行程一般在50~80mm。第2點(diǎn)是壓邊力。在初始模擬時(shí),壓邊力可以設(shè)置成壓強(qiáng)(3MPa),調(diào)整優(yōu)化完成后根據(jù)計(jì)算的壓邊力設(shè)置成噸位,并盡量使壓邊力小于實(shí)際壓機(jī)最大的下氣墊力的80%。一般后車(chē)門(mén)外板成型的壓邊力為1600~2000kN/雙件。使用Autoform分析制件成型性時(shí),拉延工序的分析結(jié)果判斷比較復(fù)雜,維度也比較全面。以下分別從成型過(guò)程、成型性、減薄率、主次應(yīng)變和滑移線等6個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹:1)成型過(guò)程判斷:針對(duì)外板制件來(lái)說(shuō),在拉延成型的過(guò)程中,外表面區(qū)域板材不允許出現(xiàn)明顯的褶皺現(xiàn)象,否則會(huì)導(dǎo)致制件成型后表面存在缺陷。圖3示出拉延成型過(guò)程圖。a為水平重力下的板料狀態(tài),b和c為板料拉延過(guò)程,d為拉延完成的最終狀態(tài)。該制件未出現(xiàn)明顯褶皺現(xiàn)象。2)成型性判斷:成型性判斷是基于板材的FLD曲線(成型極限曲線圖)的綜合判斷,其判別結(jié)果直觀且較為全面,如圖4所示。FLD曲線直觀地顯示制件是否成型充分(綠色表示)、是否存在破裂風(fēng)險(xiǎn)(黃色及橙色表示)、是否存在板材增厚(藍(lán)色及紫色表示)。同樣,也可以通過(guò)對(duì)制件的不同位置進(jìn)行分析計(jì)算,從結(jié)果中直觀地顯示出來(lái),如圖5所示。成型性判定顯示的結(jié)果會(huì)根據(jù)參數(shù)的改變而改變,若僅僅依據(jù)參數(shù)設(shè)定來(lái)判斷結(jié)果的成型性,容易受到誤導(dǎo)。3)減薄率判斷:對(duì)于外板制件來(lái)說(shuō),減薄率非常重要。因?yàn)闇p薄率會(huì)對(duì)制件的回彈、剛性以及表面缺陷造成影響。如果制件的減薄率不足,回彈會(huì)變大,剛性會(huì)變?nèi)?,也?huì)產(chǎn)生表面缺陷。通常要求外板制件外表面區(qū)域的減薄率必須達(dá)到3%以上,優(yōu)選達(dá)到4%以上。這一點(diǎn)是判斷制件拉延工序是否合格的一個(gè)重要條件。對(duì)于門(mén)外板這種使用軟鋼板材的制件,要求減薄率低于25%,如果減薄率高于該值,則開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)大。如圖6所示,制件的減薄率達(dá)到了優(yōu)選值,符合要求。4)主應(yīng)變判斷:外板制件的主應(yīng)變要求達(dá)到2%以上,優(yōu)選達(dá)到3%以上。該參數(shù)主要是為了保證板材在成型過(guò)程中拉延充分。此參數(shù)不是所有外板制件都可以達(dá)成,所以不是對(duì)所有外板制件都有此要求。對(duì)本制件來(lái)說(shuō),該參數(shù)是需要保證的。如圖7所示,制件的主應(yīng)變值達(dá)到了優(yōu)選值,符合要求。5)次應(yīng)變判斷:由于外板制件有面品質(zhì)量的要求,應(yīng)盡量避免單向拉伸的情況出現(xiàn),即避免出現(xiàn)此應(yīng)變低于0的區(qū)域。對(duì)車(chē)門(mén)外板來(lái)說(shuō),一般要求外表面區(qū)域不允許出現(xiàn)此應(yīng)變低于0的區(qū)域,如果受到造型的影響無(wú)法達(dá)成時(shí),也需要盡量減小此區(qū)域的范圍。如圖8所示,制件的次應(yīng)變達(dá)到了優(yōu)選值,符合要求。6)滑移線判斷:現(xiàn)在的外板制件棱線圓角越來(lái)越小,出現(xiàn)滑移線的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越高,所以對(duì)外板制件的滑移線檢查也成為外板制件拉延工序判斷的一個(gè)重要過(guò)程。而且是否存在滑移線也是拉延工序是否合格的一個(gè)重要判斷指標(biāo)。如圖9所示,本次模擬的制件腰線處均出現(xiàn)滑移線問(wèn)題,后側(cè)的滑移線問(wèn)題更為嚴(yán)重,初步測(cè)量滑移距離至少在4.55mm以上,必須對(duì)該制件的拉延工藝進(jìn)行調(diào)整,否則將對(duì)制件外觀質(zhì)量產(chǎn)生影響,甚至?xí)蛸|(zhì)量評(píng)審不通過(guò)而停產(chǎn)。2.2修邊角度判定修邊工序的分析比較簡(jiǎn)單,只需設(shè)置修邊線即可。在設(shè)置修邊工序時(shí),有2點(diǎn)需要考慮:一是修邊角度,可以在Autoform中進(jìn)行檢查,并對(duì)修邊角度超出的區(qū)域采用斜楔修邊的方式解決;二是分步修邊,為了更加貼近實(shí)際模具的生產(chǎn)狀態(tài),在設(shè)置修邊線時(shí),應(yīng)采用與模具相同的步驟修邊,而不是一次性將所有廢料都切掉。對(duì)于修邊工序的結(jié)果判定,主要是修邊角度的判定。一般修邊角度的判定分為2種方式,如果是通過(guò)Autoform軟件建模,那么可以直接在Autoform軟件中進(jìn)行;如果是使用CATIA等繪圖軟件建模,則需要在PD(Autoform-ProcessDesigner)軟件中判斷,該軟件是Autoform公司開(kāi)發(fā),基于CATIA/UG軟件的DL(沖壓工法圖)專(zhuān)用繪制軟件。本案例使用CATIA軟件建模,所以使用PD來(lái)判斷修邊角度。圖10示出后門(mén)外板右上角的修邊,通過(guò)修邊檢查發(fā)現(xiàn)正修時(shí)最大修邊角度為50.2°,而沖壓工藝要求的最大修邊角度不得超過(guò)25°,優(yōu)選20°,所以此處修邊角度不合格,需要采用斜楔修邊。圖11示出同樣位置采用斜楔修邊后的結(jié)果,最大修邊角度為24.4°,滿(mǎn)足修邊要求。2.3結(jié)銅件成型后的褶皺風(fēng)險(xiǎn)判斷整形工序的凸模及壓料板采用周圈付型的形式,這也是為了更加貼近實(shí)際的生產(chǎn)條件。整形工序及翻邊工序的付型區(qū)域一般選取整形/翻邊線內(nèi)80mm的區(qū)域,如圖12所示。整形分析的結(jié)果判定主要有2點(diǎn):一是開(kāi)裂,在拉延中已經(jīng)介紹;二是褶皺。褶皺的判斷有3種方式:1)成型性判斷中的增厚區(qū)(藍(lán)、紫),這種方式判斷的是板料增厚趨勢(shì)。在制件的外表面區(qū)域絕對(duì)不允許出現(xiàn)增厚現(xiàn)象,而在非外表面區(qū)域,板料增厚只是多料的表現(xiàn),不能作為褶皺判斷的絕對(duì)依據(jù)。2)褶皺風(fēng)險(xiǎn)判斷(wrinkles),該判斷方式更傾向于對(duì)痕跡的判斷。該值超過(guò)限制,則所在區(qū)域成型后會(huì)留下痕跡,但不一定會(huì)有明顯的起伏現(xiàn)象。對(duì)于該值一般認(rèn)為內(nèi)表面需要低于0.03,如圖13所示,此區(qū)域測(cè)量數(shù)值為0.156,表明存在起皺的風(fēng)險(xiǎn)。3)成型過(guò)程判斷,在Autoform模擬中,更多地是依靠成型過(guò)程中板料的形態(tài)來(lái)判斷褶皺情況,如圖14所示,該區(qū)域在整形過(guò)程中有明顯的褶皺趨勢(shì),那么就可以判斷該區(qū)域整形會(huì)形成褶皺。此處形成的褶皺問(wèn)題并不嚴(yán)重。其一,此處并不是A面,對(duì)外觀影響較?。黄涠?,在后期調(diào)試過(guò)程中,模具間隙調(diào)整可以減小甚至是消除一定褶皺;其三,在后續(xù)包邊壓合工序中也可以減輕褶皺對(duì)整個(gè)制件的影響;其四,此處有前門(mén)對(duì)其“臺(tái)階”結(jié)構(gòu)的遮擋,依然可以降低褶皺的影響,故此處褶皺問(wèn)題不作為重點(diǎn)來(lái)關(guān)注。2.4繪制接刀位置翻邊工序的分析基本與整形一致,需要注意的一點(diǎn)是,翻邊工序的接刀位置需要在CATIA/UG等繪圖軟件中制作,在Autoform軟件中繪制的翻邊接刀,無(wú)法滿(mǎn)足分析模擬的需要。翻邊的結(jié)果判定是對(duì)翻邊起皺和開(kāi)裂的判斷,在前文中都已介紹,不再詳述。2.5指標(biāo)和回彈的計(jì)算制件的回彈分析常用的有3種,分別是自由回彈、支撐回彈、夾緊回彈。其中自由回彈只作為初步判斷,支撐回彈是回彈的3種方式中最接近于制件真實(shí)回彈的計(jì)算方式。在評(píng)定制件回彈值、尺寸整改以及做回彈補(bǔ)償時(shí),都是參考支撐回彈的結(jié)果。在計(jì)算支撐回彈時(shí)需要注意2點(diǎn):一是制件的放置方式要選取制件在檢具上的放置方式,這樣計(jì)算的支撐才會(huì)與實(shí)際制件的回彈接近;二是制件支撐點(diǎn)的選取一定要與檢具上的支撐點(diǎn)一致,同樣是為了使回彈計(jì)算與實(shí)際接近。夾緊回彈的結(jié)果更接近于制件的尺寸檢測(cè)結(jié)果。實(shí)際上,只有當(dāng)制件的支撐回彈達(dá)到要求后所計(jì)算的夾緊回彈結(jié)果才是有效的。對(duì)于支撐回彈來(lái)說(shuō),分析結(jié)果的判定直接體現(xiàn)在回彈值上,根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),建議外板制件回彈值低于3mm,嚴(yán)格一些的則要求低于2mm,如圖15所示。夾緊回彈結(jié)果的判斷則需要特別注意,在判斷回彈值前,需要首先確認(rèn)夾緊點(diǎn)的受力情況,如圖16所示,要求所有的夾緊點(diǎn)受力不得超過(guò)30N,否則夾緊回彈結(jié)果無(wú)效。對(duì)于夾緊回彈的回彈值的判斷,則需要根據(jù)許用的公差要求來(lái)進(jìn)行。3滑移線為滑移線在車(chē)型實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,制件出現(xiàn)了滑移線問(wèn)題,如圖17所示,紅框內(nèi)的缺陷即為滑移線。這與模擬分析的結(jié)果是一致的,需要利用Autoform軟件進(jìn)一步進(jìn)行輔助分析,以解決該滑移線問(wèn)題。4制件滑移線分析及調(diào)整通過(guò)對(duì)該后門(mén)外板制件全序的Autoform分析及結(jié)果判斷,對(duì)所有外表面制件的Autoform判斷標(biāo)準(zhǔn)有了一定的了解,并且也對(duì)該制件
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