冲压件缺陷的CAE释疑

冲压件缺陷的CAE释疑2011.8.24冲压工艺部郑薇汇报提纲一：梁类冲压件的工艺方法浅析。二：冲压件采用反拉延的案例分析。三：左/右尾灯侧灯罩板案例分析。四：冲压件缺陷的CAE释疑。一、梁类冲压件的工艺方法浅析类别一：U型梁型面特征不是很复杂，品质要求不是很高，做回弹补偿不存在负角。此件采用的工艺方案为：OP10—落料冲孔OP20—成形OP30—整形（预留）OP30—冲孔侧冲孔OP40—切边冲孔侧冲孔案例一、前纵梁下加强板材质SAPH440料厚T=2.0一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP10：落料冲孔OP20：成形一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP30：冲孔侧冲孔OP40：切边冲孔侧冲孔此边要是直接落料后成形，边成形后的精度不好。故采用先落料后切边。一、梁类冲压件的工艺方法浅析案例二、左/右纵梁上加强件材质DC01料厚T=1.2此件采用的工艺方案为：OP10—落料冲孔OP20—成形OP30—冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP10：落料冲孔OP20：成形OP30：冲孔侧冲孔剖切一、梁类冲压件的工艺方法浅析类别二：带法兰边的梁由于法兰边成形后回弹容易出现回弹后翘曲，回弹不容易控制，厂家要求采用侧校形。案例一、车架第二横梁材质SAPH440料厚T=1.8截面剖视图如右上视图此件采用的工艺方案为：OP10—落料冲孔OP20—预成形OP30—侧校形OP40—冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP10：落料冲孔OP20：预成形一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP30：侧校形OP40：冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析案例二、车架第五横梁材质B280/440DP料厚T=1.2此件采用的工艺方案为：OP10—落料冲孔OP20—预成形OP30—侧校形OP40—冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP10：落料冲孔OP20：预成形产品预成形型面一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP30：侧校形OP40：冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析类别三：型面起伏较大，产品本身的特征不适合采用成形，此类件采用拉延。案例一、车架第一横梁材质B240/440DP料厚T=1.5此件采用的工艺方案为：OP10—拉延OP20—修边冲孔OP30—侧整形（预留）OP40—冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析OP10：拉延OP20：修边冲孔OP30：冲孔侧冲孔一、梁类冲压件的工艺方法浅析二、冲压件采用反拉延的案例分析（1）反拉深（反拉延）的概念：反拉深是把空心工序件内壁外翻的一种拉深工序。（2）反拉深的特点：反拉深材料流动方向与正拉深相反，有利于相互抵消拉深过程中形成的残余应力。反拉深时，材料弯曲与反弯曲次数较少，冷作硬化也少，有利于成型。正拉深中，位于压料圈圆角部的材料，流向凹模圆角时，内圆弧成了外圆弧。而反拉深中，位于内圆弧处的材料在流动中始终处于内圆弧地位。反拉深将原有的外表面内翻，原有外表面拉深时的划痕将不影响外观。反拉深坯料与凹模接触面较正拉深大，材料流动阻力也大，因而一般可不用压料圈。但坯料外缘流经凹模入口圆角时，阻力已明显减少，故大直径薄料拉深仍需压料，以免起皱。反拉深的拉深力可比正拉深力大20%左右。二、冲压件采用反拉延的案例分析案例一、5300Y004A0K40材质：SPCC料厚：T=1.0采用反拉延的模面二、冲压件采用反拉延的案例分析图一：拉延模拟结果如下图材料：SPCC板料大小：500x310拉延与反拉延的模拟结果对比（如下图）中间凹陷部分聚料比较严重，正拉延解决不了中间褶皱现象。二、冲压件采用反拉延的案例分析图二：反拉延模拟结果如下图材料：SPCC板料大小：500x310经对比，此件采用反拉延效果较好。二、冲压件采用反拉延的案例分析案例二、5701122R004料厚：T=1.0采用反拉延的模面拉延筋中心线二、冲压件采用反拉延的案例分析拉延与反拉延的模拟结果对比（如下图）图一：拉延模拟结果如下图材料：DC01板料大小：790x290中间凹陷部分聚料比较严重，正拉延解决不了中间褶皱现象。二、冲压件采用反拉延的案例分析二、冲压件采用反拉延的案例分析图二：反拉延模拟结果如下图材料：DC01板料大小：790x290经对比，此件采用反拉延效果较好。三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析左/右尾灯侧灯罩板（俗称：尾灯盒）是轿车车身后部件，它与左/右侧围外板、左/右尾灯灯罩板连接板、后保险杠上部外侧安装支架、行李箱内饰支架相连接或匹配。该零件壁薄，具有空间曲面形状不对称、表面质量要求高等特点。这种形状较复杂的冲压件要经过多道工序才能完成，但是制件的质量好坏在很大程度上受拉延模质量的控制，因此拉延件的设计是生产高品质冲压件的关键。一、产品介绍：三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析二、零件成形冲压工艺分析：（1）工艺方案的确定在确定合理的工艺方案时，产品设计提供的产品数模是关键和依据，它直接影响着工艺方案的制定。所以在制定工艺方案之初，产品数模要保证按现有的工艺水平和工艺方法能够实现。在保证零件必要功能的前提下，适当修正零件的形状结构尺寸，改善零件的冲压工艺性，以保证零件质量和冲压生产的稳定性，降低冲压难度。图一为三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析左/右尾灯侧灯罩板最原始的产品数模。此产品数模在冲压工艺上存在很多缺陷：①从A，B，C三个剖视图中可以看出，这三处均存在冲压负角，无法确定拉延工序的冲压方向，严重影响工艺方案的制定。②从D处、E处的局部放大图可以看出这两处无法通过简单的翻边成形工序实现。通过与产品设计部门的沟通后，在保证零件必要功能以及与相关件的匹配和搭接关系的情况下，将产品更改为图二所示状态。三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析（2）确定冲压方向冲压方向的确定是尾灯盒冲压工艺设计的关键，是确定冲压件在模具中的空间位置。它不但决定能否生产出合格的冲压件，而且影响到工艺补充部分的多少和压料面的形状。在拉深工序中，冲压件往往会由于冲压方向确定不当，而增加调整困难。尾灯侧灯罩板冲压方向确定所遵循的规律：①保证凸模形状能够进入凹模，凸模开始拉延时与毛坯的接触地方要多，而且要分散，不产生负角，最好应使制件在一次拉深中完成。②保证拉深深度，拉延深度尽可能的浅。③冲压方向应有利于工艺补充。不同的冲压方向会带来相应不同形状的工艺补充，直接涉及到产品拉深工序的最终成形条件以及后序成形条件。合理的冲压方向，应既满足冲压形状的要求又适应工艺补充、压料面形状的规范。更改产品后，通过调整冲压方向，A，B，C三处的冲压负角均可消除。最终将工序确定为：落料--拉延--切边冲孔--翻边翻孔--翻边整型冲孔。由此可以看出项目开发过程中SE工程从节省开发时间和节省成本方面的必要性。三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析（3）确定压料面设置压料面是为了使板料受到预压力，从而使板料拉深时增加拉应力，以改善拉深条件。合理的压料不仅能保证拉入压料面的材料不起皱，还可以保证拉入凹模的材料不起皱和不破裂。另外，压料面的形状应保证凹模内的毛坯产生一定程度的胀形变形，否则，会使拉入凹模内多余材料无法延展，要做到这一点，必须保证在拉深过程中每一个阶段的压料面展开长度比凸模断面的展开长度短。图一为将产品数模做局部调整之后的工艺数模和模拟分析结果。由于尾灯盒纵向拉延深度较深，在放大B处的R角之后，仍然没有解决此处拉延破裂现象。而由于受B处产品形状的限制，压料面无法上抬，因此要解决此处拉延破裂现象，需更改此处产品数模，抬高压料面。图二为更改此处产品数模，抬高压料面之后的模拟结果，很好的解决了此处拉延破裂的现象。因此在做尾灯侧侧罩板压料面工艺补充时，压料面的形状走势尽可能随着产品形状，压料面近可能的靠近产品型面最低点，使拉延时凹模进料能够充分。三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析三、最终工艺方案：OP10：落料冲孔左右件对称合模OP20：切边冲孔左右件对称合模三、左/右尾灯侧灯罩板案例分析OP30：翻边翻孔左右件对称合模OP40：翻边整形冲孔左右件对称合模四、冲压件缺陷的CAE释疑此件一汽轿车最初给的方案为：落料——翻边成形——折弯最后经过CAE分析后发现这个方案不可行。产品名称：加强板支架材质：ST12料厚：T=1.0mm四、冲压件缺陷的CAE释疑OP20——翻边成形模拟效果图上模镶块料片及挺件板下模镶块T=0s上模镶块合模状态下模镶块T=400s上模镶块四、冲压件缺陷的CAE释疑OP20——翻边成形模拟效果图T=550s上模镶块及压料板下模镶块T=600s上模镶块合模状态OP30——折弯模拟效果图四、冲压件缺陷的CAE释疑最终合模状态：CAE分析的最终成形状态原产品状态由上述效果图中可以看出：CAE分析结果显示产品在箭头所示处出现了翘曲，无法成形出产品零件所要求的状态。原因分析：OP30在折弯时，上模镶块在躲避OP20成形产品，没有完全与下模镶块型面贴合导致。四、冲压件缺陷的CAE释疑最终方案更改为：落料——拉延——校形凹模压边圈凸模OP20：拉延OP20成形状态产品状态CAE分析结果：