基于Dynaform 蓋板成形工藝研究

文／丁斌，張振，潘家俊，張科·蒙城佳仕龍機(jī)械制造有限公司

采用Dynaform 有限元模擬分析法研究了蓋板一模一件和一模兩件成形工藝過程，分析了減薄及起皺等缺陷。結(jié)果表明：一模一件拉延成形時(shí)，整體減薄率較大。通過工藝補(bǔ)充面優(yōu)化和增大壓邊力，可以降低減薄和起皺程度。一模兩件拉延成形時(shí)，整體減薄率下降，增大壓邊力有利于降低起皺程度，生產(chǎn)效率為一模一件時(shí)的1.5 倍。

近年來汽車行業(yè)特別是新能源汽車的高速發(fā)展，促使零部件的生產(chǎn)技術(shù)不斷提升。沖壓成形技術(shù)可以保證生產(chǎn)質(zhì)量，提高材料利用率，同時(shí)有效地提高零部件生產(chǎn)效率。對(duì)于整體尺寸合適的零部件，充分利用設(shè)備的生產(chǎn)能力，可以實(shí)現(xiàn)一模兩件等。對(duì)于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的成形缺陷，使用物理模擬試驗(yàn)，周期長(zhǎng)且成本高。利用現(xiàn)階段成熟的有限元模擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)成形過程缺陷的控制，有利于尋求較好的工藝參數(shù)。

本文對(duì)冷軋鋼汽車蓋板開展成形工藝研究，分析一模一件中工藝補(bǔ)充面及壓邊力對(duì)成形質(zhì)量的影響，通過對(duì)一模兩件的成形缺陷研究，對(duì)汽車蓋板及沖壓類件的成形生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

模型建立

將完成工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)后的蓋板拉延件模型導(dǎo)入Dynaform 有限元軟件，如圖1 所示。蓋板材料為B410LA 冷軋鋼，模型中采用Barlat't-3Parameter Plasticity 參數(shù)模型，本構(gòu)方程為：σ=943.9(0.0088+ε)0.152MPa。

圖1 工藝補(bǔ)充后的拉延件

結(jié)果與討論

一模一件成形結(jié)果

分布圖。本體部分成形質(zhì)量較好，但在端部及中間部分仍出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。圖2(a)所示標(biāo)記處，由于拉深深度較大且圓角較小，出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。拉延件整體減薄率約為25.5%，在四周區(qū)出現(xiàn)起皺局部增厚現(xiàn)象。

圖2 一模一件成形極限圖和減薄分布圖

增加拉裂區(qū)工藝補(bǔ)充面后，成形極限圖和減薄分布圖如圖3 所示。本體以外的部分出現(xiàn)拉裂，但不影響拉延件成形質(zhì)量。拉延件整體減薄率約為17.7%。相較于未優(yōu)化前，減薄程度降低，成形質(zhì)量提升。

圖3 優(yōu)化后一模一件成形極限圖和減薄分布圖

增大壓邊力有利于降低拉延件起皺程度。如圖4所示，壓邊力為20t 時(shí)，拉延件四周起皺嚴(yán)重，材料流動(dòng)性變差，表面出現(xiàn)局部拉裂現(xiàn)象。隨著壓邊力增大，起皺現(xiàn)象有所改善。不同壓邊力條件下，同樣部位出現(xiàn)細(xì)微拉裂，但該處在后續(xù)需要切除，對(duì)本體質(zhì)量沒有影響。

圖4 一模一件不同壓邊力下零件成形極限圖

一模兩件成形結(jié)果

圖5 為蓋板一模兩件拉延件的成形極限圖和減薄分布圖。零件邊緣和中間起皺較嚴(yán)重。由于拉延件起皺較嚴(yán)重，表面整體減薄率有所降低，約為5%～10%。與一模一件成形效果相比，減薄率降低，但起皺增多，表面質(zhì)量相對(duì)較差。

圖5 一模兩件成形極限圖和減薄分布圖

圖6 表明增大壓邊力有利于降低拉延件起皺現(xiàn)象。隨著壓邊力增大，拉延件表面起皺現(xiàn)象有所改善。圖7 所示為實(shí)際生產(chǎn)所獲拉延件，無起皺開裂等缺陷。

圖6 一模兩件不同壓邊力下零件成形極限圖

圖7 實(shí)際生產(chǎn)所獲拉延件

一模兩件效益分析

一模一件單工序生產(chǎn)節(jié)拍較慢，生產(chǎn)效率低。通過有限元模擬分析，優(yōu)化坯料形狀。同時(shí)結(jié)合設(shè)備噸位情況，改進(jìn)單工序生產(chǎn)。一模兩件生產(chǎn)拉延件時(shí)，共成形、沖孔和切邊3 工序，可在同一副模具上進(jìn)行操作，提高了生產(chǎn)效率。生產(chǎn)效率由原先的每天1000 件提高至每天1500 件，同時(shí)減少了沖床的使用頻率，降低了沖次費(fèi)用。

結(jié)束語

⑴一模一件時(shí)，拉延件整體減薄率約為25.5%；增加拉裂區(qū)工藝補(bǔ)充面有利于降低減薄程度，增大壓邊力有利于降低拉延件起皺程度。

⑵一模兩件時(shí)，拉延件整體減薄率下降，通過增大壓邊力有利于降低起皺，實(shí)際生產(chǎn)所獲得拉延件無缺陷。