汽车覆盖件拉伸起皱开裂分析及控制.doc

文档介绍：汽车覆盖件拉延起皱开裂的影响因素及控制措施
· 代二国·
(东风汽车有限公司商用车车身厂技术科)
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【摘要】对汽车覆盖件在拉延过程中产生起皱和开裂现象的影响因素进行了分析,并从拉延方向、工艺补充面、压料面、拉延筋等方面论述了覆盖件拉延过程中控制材料流动,解决零件拉延起皱、开裂的的原则方法和控制措拖,论述了在工艺设计前期采用CAE技术的重要性,为相关专业技术人员提供参考。
【关键词】汽车覆盖件拉延起皱开裂 CAE
1 引言
以车身覆盖件为代表的冲压零件多由复杂的空间自由曲面组成,其成形时坯料上各部分的变形状态比较复杂,差别较大,各处应力也很不均匀,常出现破裂、起皱、波纹、扭曲、松弛、瘪塘等质量缺陷。使得汽车覆盖件成为板料成形领域最难成形的零件。
有的浅复杂曲面零件,因在拉深过程拉深变形不充分而起皱,而且造成刚性不足。为了防止起皱、增加刚性,可采取措施使压料面的材料减少流动或基本不动。在这种情况下,零件的成形主要是依靠材料的局部变薄而成形的。故其拉深变形特点基本上与局部变薄拉深相似。有的零件由于在同一平面上拉深的深度不一致又不对称,沿周边各处变形不均匀,以致发生起皱和拉裂现象。
为了控制拉深过程中材料流动均匀、变形充分而又不出现起皱和拉裂,在冲压上采用的措施基本上是开流和限流。开流就是在需要材料流动的地方减小阻力,使其顺利流动,以避免材料变薄甚至开裂。限流就是在不需求材料流动的地方加大阻力,限制其流动,以免多余的材料产生波浪而发生起皱。开流和限流的目的,都是为了合理控制板料流动,改善覆盖件成形时的力学条件,促使材料各处的变形均匀一致,保证坯料在拉延过程中不起皱,不破裂,提高零件的成形性。
拉延件的工艺性是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题,只有设计出一个合理的、工艺性好的拉延件,才能保证在拉延过程中不起皱、不开裂或少起皱、少开裂。在设计拉延件时不但要考虑冲压方向、压料面形状、拉伸筋的形状等可变量的设计,还要合理地增加工艺补充部分。各可变量设计之间又有相辅相成的关系,如何协调各变量的关系,是成形技术的关键,要使之不但满足该工序的拉
延,还要满足该工序冲模设计和制造工艺的需要,并给下道修边、翻边工序创造有利条件。
2 拉延方向的选择
在车身覆盖件的工序设计中,拉延方向的选择为第一步,也是关键的一步。它不但影响拉延时板料的流动和模具结构的设计,决定能否拉出合格的拉延件,而且影响到拉延件深度、压料面形状、工艺补充部分的设计甚至直接影响到后工序。有些形状复杂的拉延件往往会因为冲压方向选择不当,而拉延不出合格的拉延件,只好改变冲压方向,这将造成整个拉延模的报废,同时还将波及其他工序模具是否修改或重新设计制造。所以,拉延方向是覆盖件冲压设计中影响范围广的工艺参数之一,拉延时的冲压方向必须周密考虑后确定。
开始拉延时应尽量使凸模与毛坯的接触状态良好,使各侧边流入凹模的材料均匀。
a
b
c
图2-1 凸模开始拉延与毛坯的接触状态
当凸模与坯料为点接触时,应适当增大接触面积,防止材料因应力集中而造成局部破裂,如图2-1a。但也要避免凸模表面与坯料以大平面接触的,否则由于平面上的拉应力值降低,材料得不到充分的塑性变形,影响零件的刚性,并容易起皱。
凸模与毛坯接触的地方应尽量靠近中间,如图2-1b
凸模与毛坯的接触点要多而分散,并尽可能分布均匀,防止坯料窜动,如图2-1c
拉延方向的选择应使压料面各部位进料阻力均匀
拉延深度是保证压料面各部位进料阻力的主要条件,因此,选择拉延方向时,应保证拉延深度均匀,深度合理,如图2-2。
图2-2 拉延件两个冲压方向示意图
拉延方向有利于后工序的加工
设计拉延件形状还必须考虑后工序的加工难度,现以一个零件为例说明:
图2-3为一左右对称冲压加工的零件,若按(a)图的合并所决定的拉延方向,则造成零件拉延深度较深,容易拉毛,而且修边困难;若按图(b)、(c)的形式合并后所决定的冲压方向进行拉延,需拉延两次,拉延深度变浅,修边加工容易,其实仔细分析方案(b)、(c)可以看出,(b)在拉延时,从压料面上补充进材料较为困难,材料容易产生局部变形,而且在冲孔时,斜锲布置空间紧张,而(c)则无上述问题。
①
②
(a)
①
②
(b)
②
①
(c)
图2-3 拉延的三种冲压方向
应保证凸模能将零件需拉深的部位在一次拉延中完成,不应有凸模接触不到的死角或死区,即尽量使拉深件形状能一次拉深成形。
3 工艺孔和工艺切口
当覆盖件的中间部位或成双拉深的连接部位,由于拉深过程中不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致零件的局部破裂时,可考虑在工艺补