應(yīng)用有限元分析軟件解決行李廂蓋翻邊起皺問(wèn)題

文/吳陽(yáng)·北京車和家信息技術(shù)有限公司

行李廂蓋外板是汽車外覆蓋件中工藝設(shè)計(jì)難度較大的零件之一，其形狀變化急劇，成形困難，滑移及沖擊線問(wèn)題難以解決，同時(shí)為了安裝牌照照明燈、后視攝像且符合相關(guān)法規(guī)的造型要求，產(chǎn)品工藝性更改受限，外覆蓋件的質(zhì)量要求都極高，直接影響客戶對(duì)整車的品質(zhì)認(rèn)可度。如何兼顧質(zhì)量、功能、成本是各主機(jī)廠沖壓工藝需要解決的難題，沖壓CAE分析軟件的使用有效地提高了工藝設(shè)計(jì)的成功率，大大降低了工藝方案的試驗(yàn)成本，在后期調(diào)試中占有越來(lái)越重要的地位，本文所述行李廂蓋外板的工藝分析過(guò)程就是一個(gè)比較有代表性的案例。

產(chǎn)品信息及難點(diǎn)描述

產(chǎn)品信息：行李廂蓋外板上段，材料為DC03、料厚為0.65mm。

問(wèn)題描述：行李廂蓋外板產(chǎn)品分為上下兩部分，外板上段與尾燈安裝板搭接處為整體翻邊式如圖1所示，翻邊剖面圖如圖2所示。

由于工序數(shù)限制，除去拉延及修邊工序，此翻邊必須在兩序以內(nèi)完成成形，由于造型原因，此翻邊棱線內(nèi)彎弧度較大，屬于典型的多料翻邊。如果采用直接自由翻邊到底的工藝方案，多料現(xiàn)象會(huì)很嚴(yán)重，通過(guò)AutoForm軟件模擬過(guò)程如圖3所示，4張圖分別展示了到底前40mm、25mm、15mm、5mm的模擬狀態(tài)，模擬驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)翻邊過(guò)程中起皺現(xiàn)象十分嚴(yán)重，并且褶皺已延伸到棱線上，已經(jīng)影響到產(chǎn)品與尾燈的搭接棱線R角，這是不能接受的，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致R角硬化，最終導(dǎo)致棱線R角質(zhì)量不良，與尾燈搭接視覺效果不佳，因此證明自由翻邊工藝方案失敗。

圖1 產(chǎn)品圖

圖2 secA-A

圖3 自由翻邊工藝方案

解決過(guò)程

通過(guò)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)溝通產(chǎn)品更改方向，受造型及焊接空間限制，此翻邊整體長(zhǎng)度不能減短，且為涂裝工藝考慮，只能增加一定形狀的工藝豁口如圖4所示，能一定程度緩解多料趨勢(shì)，同時(shí)出于保證翻邊強(qiáng)度的原因，翻邊上加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)不宜取消，只能從優(yōu)化沖壓工藝方案上予以解決。

圖4 豁口形式

多料翻邊且翻邊長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，想控制起皺，只能采用夾料翻邊工藝方案，初步嘗試前序一次夾料翻邊到底，后序側(cè)整形控制回彈。從AutoForm模擬結(jié)果（圖5）上來(lái)看，由于翻邊有二層臺(tái)階，整體翻邊鑲塊R角無(wú)法同時(shí)接觸棱線凸模R角，產(chǎn)品兩側(cè)的R角受到多料擠壓(圖內(nèi)紅圈所示），造成R角變形，類似R角不順問(wèn)題在現(xiàn)場(chǎng)為常發(fā)問(wèn)題，不能滿足外表面沖壓件的外觀要求，所以此方案也不能滿足要求，只能繼續(xù)尋找更好的解決辦法。

為保證整體R角質(zhì)量，必須保證整形鑲塊R角與凸模根部先接觸?；诖?，只能嘗試將工藝方案更改為一次翻邊至產(chǎn)品二層臺(tái)階處，保證產(chǎn)品棱線R角質(zhì)量，后序繼續(xù)翻邊到位。為保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自由翻邊為首選方案，軟件模擬結(jié)果如圖6所示，可以看到翻邊R角，因?yàn)橥瑫r(shí)成形并不存在質(zhì)量問(wèn)題，但下部翻邊紅圈內(nèi)褶皺依然明顯，這在實(shí)際生產(chǎn)中，難以在后序整平，會(huì)留下痕跡，不能滿足焊接質(zhì)量要求，所以得出自由整形方案不成立。

通過(guò)上述嘗試論證，認(rèn)定前序翻邊只能采用夾料翻邊，為保證產(chǎn)品棱線R角質(zhì)量，一次壓料翻邊至產(chǎn)品二層臺(tái)階處，后序自由整形至產(chǎn)品本體，由于增加了夾料裝置，在零件生產(chǎn)過(guò)程中，下部活動(dòng)凸?；匚粫?huì)造成工序件變形，所以下部托料器支撐氮?dú)飧仔璨捎醚訒r(shí)氮?dú)飧祝ＷC時(shí)間差，但無(wú)論從現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)壓力還是模具制造成本考慮，延時(shí)氮?dú)飧锥疾皇亲罴堰x項(xiàng)，于是決定嘗試更改工藝，以達(dá)成不用增加延時(shí)氮?dú)飧坠?jié)省成本的目的。通過(guò)反復(fù)調(diào)整工作行程及下側(cè)脫料塊面積大小，使料片在翻邊前期能保證夾料壓力，待R角成形后料片脫出夾料區(qū)，這樣既可以保證產(chǎn)品圓角質(zhì)量、控制翻邊起皺，同時(shí)產(chǎn)品退料時(shí)不必使用延時(shí)氮?dú)飧祝Y(jié)構(gòu)達(dá)到所有工藝方案中最簡(jiǎn)化的。

圖5 夾料翻邊工藝方案

圖6 自由翻邊工藝方案

圖7 前序成形過(guò)程圖

圖8 后序成形過(guò)程圖

按此工藝思路在軟件中對(duì)翻邊兩工序模擬結(jié)果如圖7、圖8所示，通過(guò)評(píng)估，無(wú)論從褶皺還是棱線R角質(zhì)量，都可以接受且做到模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化至最簡(jiǎn)單，至此，通過(guò)幾輪模擬找到了此問(wèn)題的最優(yōu)工藝設(shè)計(jì)方案。

結(jié)束語(yǔ)

本文描述了如何利用AutoForm軟件模擬，逐步找到優(yōu)化行李廂蓋外板翻邊起皺的工藝方案，展示了有限元軟件給沖壓件工藝排布帶來(lái)的便利，也給類似問(wèn)題的解決提供了參考思路。