關(guān)于縱梁翹曲問題的研究

本文針對汽車車身某處縱梁沖壓件焊接面產(chǎn)生翹曲的原因及解決方案進行了闡述，通過對零件的造型、沖壓工藝方案、現(xiàn)場模具調(diào)試等3個方面對翹曲缺陷進行分析，歸納并制定了相應(yīng)的解決方案，最終使翹曲缺陷得到消除，為以后的模具設(shè)計和模具調(diào)試提供借鑒與參考。

我在教學(xué)過程中做了一些嘗試，效果很不錯。課前，布置預(yù)習(xí)作業(yè)，完成預(yù)習(xí)所應(yīng)達到的目的;課堂上，分組討論，解決自己遇到的問題，教師可以再設(shè)計問題，調(diào)動學(xué)生閱讀討論，達到預(yù)期的目的，完成相應(yīng)的習(xí)題；課后，布置作業(yè)，個別輔導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生及時系統(tǒng)總結(jié)所學(xué)數(shù)學(xué)知識，將所學(xué)數(shù)學(xué)知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，將所學(xué)數(shù)學(xué)知識融會貫通，運用自如。

縱梁是車架裝配的基礎(chǔ)，縱梁的單件精度是車架制造精度的基礎(chǔ)。近年來，為了降低汽車重量，汽車鈑金件采用的材質(zhì)向著高強化、輕量化方向發(fā)展。但是，隨之而來的材料強度的提高，使得縱梁成形回彈問題更加復(fù)雜和突出，尤其是縱梁腹面的縱向翹曲和橫向扭曲，變形程度大、不穩(wěn)定，這些問題無法通過生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)整解決，必須依靠數(shù)控加工的方式進行回彈補償。

本文研究了縱梁回彈的數(shù)值模擬方法，并通過試驗對數(shù)值分析結(jié)果進行了驗證，制定了縱梁成形的模具補償方案，對縱梁翹曲和扭曲進行補償，提高了縱梁成形的精度。

3.2 最佳工藝參數(shù)為漂燙溫度 91 ℃、漂燙時間 4 min、切片厚度4 mm和冷凍時間3 h，在此條件得到規(guī)范化綜合評分 0.9572，與預(yù)測值（0.9453）基本一致，說明該回歸模型準確，主成分分析與響應(yīng)面分析法相結(jié)合對馬鈴薯脆片預(yù)處理工藝進行優(yōu)化的綜合評價方法準確可行。

圖1為某車型的縱梁內(nèi)板現(xiàn)場調(diào)試過程中在腹面位置產(chǎn)生的翹曲缺陷，這些缺陷會影響產(chǎn)品的焊接，導(dǎo)致焊點不牢，出現(xiàn)開焊的風(fēng)險，直接影響車身焊接質(zhì)量。圖2為CAE分析在Springback時，確認制件與凹模工具對比狀態(tài)，Autoform分析結(jié)果同樣有翹曲狀態(tài)。經(jīng)過對CAE分析結(jié)果和現(xiàn)場調(diào)試狀態(tài)對比，制件翹曲問題為工藝問題，現(xiàn)場調(diào)試無法徹底解決，必須依靠數(shù)控加工的方式進行回彈補償。

縱梁腹面翹曲問題描述

考慮到鏈條爐排風(fēng)室進口靜壓小，尾部靜壓大，因此在爐排調(diào)風(fēng)門全開的情況下，在風(fēng)室進口處布置擋板以優(yōu)化風(fēng)室結(jié)構(gòu)。

縱梁腹面翹曲問題原因分析

⑵為保證側(cè)壁成形減薄滿足要求，規(guī)劃工藝方案OP10局部拉延，凹模圓角放大至R8mm，OP30整形到位，產(chǎn)品凹圓角R4.5mm，局部拉延檻圓角放大至R15mm，如圖5所示。

OP10成形工藝方案介紹

如圖6所示，將原始的凹?？赗8mm調(diào)整為R3mm提升橫向拉應(yīng)力，減少成形流入量，達到去除拉延坎后的阻料目的。

制件翹曲回彈原因剖析

通過原因分析確認，翹曲產(chǎn)生的主要原因是材料成形過程中流過R角，產(chǎn)生翹曲。結(jié)合原因分析采取的解決措施為:⑴消除阻料坎R角；⑵調(diào)整凹?？趫A角大??；⑶提升翹曲位置研合精度，對翹曲位置強壓，減緩問題產(chǎn)生；⑷增大壓邊圈壓力，減少進料量。針對縱梁腹面翹曲問題開展研究和探討，最終確定選擇以下兩種解決措施。

縱梁制件造型為“幾”字形結(jié)構(gòu)，腹面拔模角成形角度為5°，單純采用試驗研究和理論解析方法，難以有效解決現(xiàn)場翹曲等問題。以下從零件的產(chǎn)品造型的成形特點、現(xiàn)場的沖壓工藝設(shè)計以及成形原理等方面分析該區(qū)域產(chǎn)生翹曲的原因。

縱梁腹面翹曲問題解決對策

⑴工藝設(shè)計階段為保證產(chǎn)品充分拉深，設(shè)計使用拉延檻(深度10mm，R角8mm)板料經(jīng)過拉延檻圓角及凹?？趫A角向里流動，經(jīng)過圓角1處硬化轉(zhuǎn)移至法蘭，經(jīng)過圓角2處硬化轉(zhuǎn)移至側(cè)壁，如圖4所示。

消除阻料坎R角

消除阻料坎R角，將拉延的拉延檻取消，避免材料經(jīng)過阻力坎彎曲硬化。

更改凹?？赗角大小

OP10為雙動拉延帶壓邊圈成形，壓邊圈采用10mm深阻料坎阻料，如圖3所示。

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由于前期CAE分析結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)試制件趨勢一致，因此，按照最新制定的工藝方案進行Autoform反算，確認回彈狀態(tài)。圖7為更改后CAE分析效果，制件翹曲問題消除。不過仍需要實際生產(chǎn)驗證整改效果，分析結(jié)果的準確性。

現(xiàn)場調(diào)試

根據(jù)制定的翹曲解決方案，重新修改了拉延模具的阻料坎形狀，同時減小了凹?？赗角。模具修改完成后對其進行驗證發(fā)現(xiàn)，翹曲問題改善效果明顯，制件在拉延模具上貼合狀態(tài)良好，用平直尺對比腹面平整度，僅顯示0.2mm的縫隙，整改效果達到預(yù)期要求，焊接邊的平面度滿足焊裝和總裝的要求。圖8所示為工藝優(yōu)化后的零件實物。制件翹曲回彈得到解決，側(cè)壁翹曲量由1.5mm減小到0.2mm。

結(jié)束語

經(jīng)過模具回廠前與回廠后對縱梁翹曲問題跟蹤確認，模具前期分析結(jié)果存在失效，需要從前期分析、問題橫展、造型設(shè)計等方面提升。針對翹曲問題從以下思路進行解決：⑴梁類件拉延設(shè)計分模線與壓料面的形狀統(tǒng)籌考慮，阻料坎的設(shè)置方向考慮R角的硬化殘留；⑵拉延采用小的凹?？赗角，抑制側(cè)壁翹曲；⑶因產(chǎn)品造型限制無法實現(xiàn)，而導(dǎo)致制件的缺陷，需要在SE階段從工藝能實現(xiàn)的角度進行優(yōu)化改善，避免后期問題發(fā)生。