汽车梁类件侧面反弧及整体扭曲的改善方案

2022-04-27应文杰何方可

模具工业 2022年4期

0 引言

梁类件是汽车车身的关键零件，也是承受载荷最多的部件，在汽车底盘系统中发挥重要作用，其外观、尺寸精度要求高，并且影响整车的强度及驾驶性能。为保证汽车安全性和驾驶性能，对梁类件强度要求较高，通常采用屈服强度为490～980 MPa的高强钢材料成形，导致梁类件回弹及扭曲严重，如采取热成形工艺将增加制件的开发成本，因此针对梁类件成形工艺及抑制回弹方法进行研究。

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1 控制梁类件侧壁回弹的传统工艺方案

为了减少梁类件成形产生的回弹量，传统工艺采用整体拉深成形，在制作工艺补充面时拉深深度保持一致（即压料面与梁类件顶面尽量一致），现介绍3种传统工艺方案：方案一尽量以梁类件的法兰面为压料面（两侧压料面尽量平缓），如图1所示；方案二法兰处下台阶做压料面，如图2所示；方案三在方案一基础上，两侧压料面各增加一条凸筋，并将分模线外移，如图3所示。

梁类件侧壁较长，如采用以上3种传统成形工艺，靠近压料面处侧壁回弹大。由于大部分梁类件截面宽度不一致，导致成形过程中材料流动量不一致，成形后制件产生扭曲。材料流动量大的位置因为凹模

角和板料长时间接触，产生材料硬化，导致回弹量更大，影响成形制件的外观及尺寸精度。针对以上3种方案，在AutoForm R6中进行了分析对比，结果如图4～图6所示，3种方案对制件的改善效果逐步递增，但是均不是很明显。

2 梁类件优化成形方案介绍及应用

2.1 传统成形方案的问题分析及解决方法

造成传统梁类件成形侧壁回弹、反弧及整体制件扭曲的原因如下。

（2）侧壁反弧：在成形过程中，经过上模凸

角的材料发生了成形硬化，并且随着拉深深度的加深，硬化程度不断加大，最终产生回弹不断加大、形状成弧度的现象，如图7所示。影响反弧的原因：①拔模角越小，反弧越大；②拉深深度越深，反弧越大；③凹模

角越小，反弧越大；④压料力越大，凹

角硬化越集中，反弧越大；⑤材料越厚，反弧越大；⑥材料抗拉强度越大，反弧越大。

（1）侧壁回弹：①侧壁深度深，部分材料变形后残余应力较大，产生回弹；②因制件造型限制，采取拉深成形工艺时依靠外侧进料，通过

角的材料已经开始硬化，随着拉深深度加深，硬化越严重，材料内部应力不均匀导致回弹。

（3）整体扭曲：①由于制件截面深度不一致，成形后侧壁回弹量不一致引起整体扭曲；②成形轮廓不是一条直线，成形过程中材料流动量不均匀而产生扭曲。

反弧形成过程如图8所示，在拉深过程中，

段坯料在模具作用下拉深成

，

段材料有一部分来自

变薄加长，有一部分来自压料区的进料，进料部分称为冲击线区域，这是产生反弧的关键区域。

2.2 新方案工艺分析

综上所述，针对回弹、反弧及扭曲的控制方案如下：①针对制件回弹，根据侧壁回弹量乘以回弹系数，按照实际回弹量乘以1.5倍系数进行补偿；②针对制件反弧及整体扭曲，在压料面加浮动凸筋，上模行程到底后待侧壁回弹量接近一致时，再根据回弹量对侧壁回弹进行补偿。

利用AutoForm R6软件对优化方案进行CAE分析验证，结果如图10所示，优化方案改善了制件的回弹、反弧及扭曲情况，且回弹量变化较均匀。

2.3 优化方案CAE分析及现场验证结果

针对回弹、反弧等产生的原理，制定新的工艺方案，如图9所示，在压料面增加2条凸筋，凸筋成形前压边圈保持托料状态并与凹模压紧，凹模向下运动，凸模运动至凸筋位置时，凸筋开始接触板料直至成形结束，压力机滑块开启，凹模打开，整个工作过程结束。

外界环境的稳定情况直接影响着测量精度和数据的可靠性。因此，在实际测量过程中，应尽可能控制好外界条件，避免外界干扰，建议采取的措施有：(1)避开卫星周期性的误差影响，选取信号强的时间段进行测量；(2)选取适宜的天气进行测量，降低气候变化、温差变化、大风大雨等天气对测量的影响；(3)使用稳定性强的电源进行设备供电，同时配备备用电源，谨防电源电压不稳对测量精度产生不必要的影响。