1沖壓工藝概述
1.1沖壓工藝定義
在汽車的日常車身制造過程中,尤其對于大型的車身覆蓋件來說,沖壓成形工藝起到了關鍵作用。因為大型的車身覆蓋件尺寸結構較大,且形狀較為復雜,相關的質量要求也較高,所以沖壓工藝具有極大的優(yōu)勢。當前轎車車身的覆蓋件、客車各類骨架、載重貨車貨箱板、駕駛室以及車前飯金件等的制作都應用了沖壓成形工藝。
1.2沖壓工藝工序
(1)沖裁:此工序主要包含剖切、沖孔、修邊以及落料等,其主要任務是分離板料。
(2)彎曲:此工序的主要任務是沿著彎曲線把板料按照一定形狀、角度等進行彎曲。
(3)拉深:此工序的主要任務是進一步改變空心件尺寸和形狀,或者把平面板料制作成各類開口的空心件。
(4)局部成形:此工序主要包含整形、翻邊、校平以及脹形等,其主要任務是將沖壓件或者毛坯的形狀通過相應局部變形加以改變。
2某汽車側圍外板沖壓工藝分析
2.1制件結構概況
某汽車側圍外板選擇采用DC06FC型號材料,厚度是0.8mm,外形尺寸是3210mm×1470mm×335mm。對于汽車的側圍外板而言,其尺寸的精準度以及表面的整體質量主要由后續(xù)設計的結構以及產(chǎn)品造型所決定。因此,在初期有關人員應當對其成形的相關工藝進行全面分析,以便確保有效降低模具的制作成本,確保制件的整體質量。在完成模擬分析后,有關人員應當進行側圍外板拉延變薄分析,能夠發(fā)現(xiàn)該側圍外板具有較大開裂風險的位置共有5個,如圖1所示。側圍外板拉延的模擬如圖2所示。
圖1拉延變薄分析
從圖中可知,在位置1代表的前門框A柱和位置2代表的
圖2拉延模擬
前門門檻尖角的變薄率為30.3%以及36.7%,存在極高的開裂隱患。在位置3代表的后門下端門檻與位置5代表的后門腰線立壁面的變薄率為24.7%以及21.1%,也存在一定程度的開裂隱患。在位置4代表的后保安裝板立壁面的減薄率為23.5%,此處通常在經(jīng)過工序0P30整形后形成最終的產(chǎn)品造型,而變薄率使其在整形時會存在極高的開裂隱患。
經(jīng)過對位置6的起皺、成形分析,此處的起皺變量達到了0.025,經(jīng)過相應判定,能夠得出其起皺的路徑比單軸拉伸曲線低。
2.2分析問題
結合側圍外板整體造型,對上述問題進行如下分析:
(1)位置1以及位置5的變薄率較高,其原因主要是此處存在較為復雜的造型,且二者的立壁面角度是92°、93°,在后續(xù)的拉延工藝中,二者的深度是188mm、129mm,成形深度很深[1]。(2)位置2、位置3和位置5處變薄率高的原因主要是前兩者經(jīng)拉延,成形深度為111mm,位置5成形深度為261mm,使得材料在成形過程中很難流入,最終導致金屬成形塑性下降。(3)在分析過程中得知,在結束拉延的10mm以及3mm時,位置6已經(jīng)存在起皺現(xiàn)象,使得此處會有較多的材料流入,且此處撓曲彎曲能低于外力功,最終導致此處受到不均勻的力,材料失穩(wěn)、彎曲、起皺。
2.3汽車沖壓工藝優(yōu)化
為解決上述問題,制定了如下工藝優(yōu)化方案:
(1)為了對走料進行控制,在此工藝的補充面增加加強筋,經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn),起皺現(xiàn)象并未獲得良好轉變,因此此方案不可行。(2)為了對走料進行控制,增加加強筋的高度,使之從原來的2mm高度增加至8mm。實踐發(fā)現(xiàn),此方法能夠使起皺現(xiàn)象獲得良好轉變。經(jīng)過檢測,增加加強筋的高度后,起皺變量從最初的0.0289降至0.0079,卻發(fā)現(xiàn)立壁面最大變薄率發(fā)生了變化,高達36%,在后續(xù)施工中通過對工藝的補充面加以調整,能夠有效防止出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。經(jīng)過以上調整以及優(yōu)化,各個零件、位置的起皺現(xiàn)象都有所好轉,雖然部分位置存在強壓跡象,在經(jīng)過電泳之后,板件的外觀、整體質量等都符合標準要求。
2.4優(yōu)化結果
針對位置1、位置2、位置3、位置5發(fā)生的開裂現(xiàn)象,技術人員在調試模具的過程中,對以上位置內壓邊圈研配的實際情況進行調整,對工藝補充面加以優(yōu)化,能夠使其達標。
然而在優(yōu)化、調整位置4發(fā)生的開裂現(xiàn)象時,技術人員在調試模具過程中發(fā)現(xiàn),即使對模具進行了準確研配,經(jīng)過工序oP30整形時依然會發(fā)生開裂,且后保上端的導角甚至會整條都發(fā)生開裂現(xiàn)象。因此,技術人員又針對此問題采用了數(shù)控加工方式,對上述導角進行調整,同時取消此處的兩個加強筋。但是在完成模具的研配以及對整形進行確認之后,此處上端仍然發(fā)生了開裂現(xiàn)象,寬度達到了1mm。為此,有關技術人員結合實際情況對此處開裂現(xiàn)象展開了深入分析,認為上述位置發(fā)生開裂現(xiàn)象的最根本原因是供應的材料不足,隨后對拉延模位置的整體工藝加以分析,同時借助UG展開科學計算,獲得了優(yōu)化前后的工藝曲線,如圖3所示。
圖3對拉延模位置4補充工藝的優(yōu)化
圖中的曲線1是對原始工藝加以補充之后獲得的曲線,曲線2是優(yōu)化后的工藝補充曲線,且曲線2整體長度明顯長于曲線1的整體長度,經(jīng)過計算得出,曲線2比曲線1的長度長了1.5mm,且有益于后續(xù)的整形環(huán)節(jié)。因此,技術人員在實際工作過程中劃定了整體后保安裝面的上端作為更改區(qū)域,并且把造型的交接位置進行過渡:除此之外,對此位置型面進行拉延凸模,并采用氬弧焊進行補焊,同時以手工方式對凸模進行修整,以便將此凸模作為基準,對相應凹模進行研配,進而對此位置的角度合理放大,以便拉延、成形,最終經(jīng)過工序oP30進行整形獲得板件,其成形后的整體性能以及質量等均達標。對于位置6的起皺現(xiàn)象,技術人員在實際調試模具的過程中,通過將工序oP10的工藝補充面作為基準隨后進行補焊等,進而對走料進行有效控制。技術人員在研配模具后發(fā)現(xiàn),位置6依然存在一些輕微的起皺現(xiàn)象。為了最大限度地消除此現(xiàn)象,以便對其進行深入優(yōu)化,技術人員在工序oP20的整形模具立壁面進行了強壓,使得起皺現(xiàn)象獲得良好轉變,并且在后續(xù)完成電泳之后,位置6的起皺問題被完全解決。
3汽車側圍外板沖壓工藝其他缺陷的優(yōu)化建議
通常情況下,汽車側圍外板沖壓工藝主要包含側翻邊、拉伸以及沖孔修邊,經(jīng)過實際的生產(chǎn)流程會出現(xiàn)3種缺陷:
(1)汽車的制件、尾門間配合位置出現(xiàn)翻邊或者褶皺,導致后續(xù)對其他沖壓件進行搭接時產(chǎn)生裂縫:(2)汽車的制件、尾門間配合位置圓角大小并不均勻:(3)制件和車頂蓋的沖壓件搭接之后發(fā)生了"疊料"。以上缺陷都會導致汽車外觀受到嚴重影響。對于上述缺陷,主要是對第三次沖壓的側翻邊以及第四次沖壓進行優(yōu)化,對工藝銜接位置進行調整,調至搭接車頂蓋處,并進行修邊。經(jīng)過以上優(yōu)化,使原來制件的表面質量不達標以及尺寸精度不合格等問題得到了改善。
4結語
為了確保汽車側圍外板的整體質量,有關人員應當致力于為相應車型制定合理的沖壓工藝計劃。因此,有關人員需要在實際工作過程中不斷積累、分析、總結并融合相關經(jīng)驗,以便在遇到問題時能夠采取最合適的沖壓工藝優(yōu)化對策,進而為研制新產(chǎn)品、確保制件整體質量打下扎實的基礎。
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