侧围板料开裂及对应模具分析

侧围板料开裂及对应模具分析侧围板料开裂及对应模具分析发布：2009-7-11 8:43:58 来源:模具网 编辑：佚名 在我国汽车市场繁荣的今天，世界汽车巨头纷纷投资抢占市场，然而使用进口的原材料对 于当前急需降成本的汽车企业来说却是一个相当重的负担。在汽车生产过程中，实现材料 国产化，无疑是降低汽车生产成本的有效措施。但是，一辆汽车融合了诸多先进的生产技 术，要想实现材料国产化，需要相关企业开展更广泛的协同合作。 我厂在某车型的生产中，发现车身侧围导入国产化材料后，频繁出现开裂现象，尤其以右 侧围最为严重。为了解决这一板料开裂问题，我厂技术人员通过对该车型右侧围展开的一 系列试验分析，最终找到了解决此类问题的方法。 材料分析 为了更准确地找到侧围板料开裂的原因，技术人员对两厢和三厢汽车侧围材料进行了比较 ，开展生产调查。 通过实际生产调查，统计生产总量和残次品的数量，见表 1。从表 1 中可以看出，车辆侧 围缺陷主要是开裂和颈缩。经过现场调试，左侧围通过调整气垫压力或平衡块，问题可以 消除；右侧围在添加了 2 次平衡块的垫片后，依然开裂，问题没有解决。 产品的数据分析 板料在成形过程中受拉伸，厚度方向会减薄。接下来，技术人员调查了板厚残存。图 1 中 所示 A 处开裂部位板厚比较（材料厚度 0.7mm，测量误差约 0.02mm，误差率 0.02/0.7=2.9%） ，见表 2。 图 1 两厢车侧围板料开裂不同车型左右侧围 A 处数据 根据外观检查标准：外板件板厚残存率低于 70，属于拉薄 V2；而 75以下属于 V3u 项 ，随着生产的继续，极有可能发生拉薄、拉裂现象，所以需要进行改善。 模具状态调查 该车型侧围零件在生产中由 4 道工序完成，分别是 PB，拉延成形；PC，二次成形，修边（ 工艺补充的切除）；PD，二次成形，修边冲孔；PE，翻边，冲孔。 1PB 模的结构 拉延模基本上由三大件组成：凸模、凹模和压边圈。拉延工艺可将平直毛料或工序件变成 曲面形。凸模是冲模中起直接成形工件作用的凸形工作件；定位挡板决定材料的位置；平 衡块可以调节上下模的间隙，起到约束力调整和吸料的作用；拉延筋控制材料的流动，调 节进料阻力。模具结构如图 2 所示。 图 2 模具结构2.圆形平衡块接触面积调查 通过对圆形平衡块接触面积调查，得到如表 3 所示数据。从表 3 可以看出，平衡块接触面 积均在 30以上，符合规定要求。 平衡块接触面积调查数据 3.拉延筋间隙调查 测量方法为：铅丝旁放 40mm×40mm 的方板，标准压力下进行冲压，测量冲压后的铅丝各部 分厚度以获得拉延筋间隙。测量部位及拉延筋形状如图 3 所示（铅丝 1.6mm 圆形，材料板 厚 t0.7mm）。按模具图示共测量 15 处铅丝数据，实际测得数据如表 4 所示。 拉延筋间隙调查 从表 4 中得知，拉延筋间隙的标准是板厚+0.2mm，大部分都在公差范围之内。 4.开裂破坏实验结果 所有平衡块抽出 0.1mm 垫片，无垫片就取消平衡块。观察开裂拉薄等处，有无接触较紧的 部位。经过试验发现有 2 处压料较紧，已适当放松；并且实验中即便有拉裂或颈缩，板厚 也没有再变薄。 图 3 测量部位及拉延筋形状通过以上对模具和材料的调查试验，我们发现以下几个特点：几个部件在图 1 的 A 位置， 板厚残存率均在 75%以下；R/L（左右件）无差别；平衡块接触达 30%以上；拉延筋间隙没 有在基准以下的；没有过紧接触。 网格应变分析 在正常的模具状态下，我们采用网格应变分析方法对工件的成形过程进行模拟。一般钢板 冲压成形中的 3 种变形方式：拉压变形、平面变形和双拉变形，分别对应 3 种应变状态：e 20，e20，e20。 图 4 危险区域分布详细步骤如下：在板料上腐蚀出圆形网格，坯料冲压成板件，测量零件上危险区域的应变 分布（见图 4），将测得数据填入材料的成形极限图中分析成形安全裕度。其中，对于应 变分布的测量我们是用软尺对成形后的圆测量。圆变成椭圆，椭圆的长径是最大延伸，短 径是最小延伸。与成形前的圆半径比较，短轴用负值表示，计算相应的工程应变，工程应 变（Df-D0）/D0×100。用进行网格分析的各项参数，对测得的数据进行计算，算出工 程主、次应变，e=L/L0，如表 5 和图 5 所示。 图 5 正常状态，与 FLC 接近的点是破裂危险点各部位所得数据 根据测得的数据，对主、次工程应变进行分析，并依照厂家提供的 FLD（成形极限图）， 在 10安全裕度的情况下，区域 E（见图 4）是处于危险区域，这与实际情况吻合。 由以上调查测量结果分析得出 E 部位是成形破裂危险点，而且模具的成形分析也表明，门 框下方是破裂危险点。 根据上述对模具的调查、网格分析及日产的 CAE 成形分析，技术人员提出了下一步的改进 方案：准备将门框处的 R 角放大。首先，我们考虑了放大 R 角后对总装工程的影响，经过 总装相关人员现场调查，发现放大此处 R 角到 30mm 左右，后续工程装配无影响。 根据预测板厚减薄率的经验公式，并通过实际测量得出的数据，计算板厚减薄率： 板厚残存率58.356-0.180×RS-0.209×r1-0.136×1-0.525×L+0.197×H R 角的验证根据实际测量（见图 6），得出数据 r123、RS122.13、190、L=9.93、H=68.85， 代入公式可得： 板厚减薄率27.63。 设想将 r123mm 放大至 30mm，进行计算可得： 板厚减薄率26.21。 可以看出，减薄率有 1.42的改善，此法可以实施。 结语 通过调查拉延模平衡块接触、拉延筋间隙、不同闭合高度下材料的流动及网格应变分析， 针对这个问题得出结论：扩大局部 R 圆角，成形后板厚增加，破裂的危险消除，从而解决 了国产板料颈缩、拉裂的问题。 (end)