汽車高強板零件沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計-1

1、2014-031一汽模具制造有限公司一汽模具制造有限公司 張云山張云山 2014.03.232014.03.23汽車高強板梁類零件沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計汽車高強板梁類零件沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 2014-032一、概述概述二、汽車用高強鋼板梁類零件工藝設(shè)計二、汽車用高強鋼板梁類零件工藝設(shè)計 （一）、高強鋼板和普通低碳鋼板性能比較（一）、高強鋼板和普通低碳鋼板性能比較 （二）、高強板梁類零件沖壓尺寸精度問題的分類（二）、高強板梁類零件沖壓尺寸精度問題的分類 （三）、高強板梁類零件影響沖壓尺寸精度問題因素及（三）、高強板梁類零件影響沖壓尺寸精度問題因素及發(fā)生機理發(fā)生機理 （四）、工藝方案設(shè)計（四）

2、、工藝方案設(shè)計三、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)試三、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)試 （一）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 （二）模具調(diào)試（二）模具調(diào)試 2014-033 汽車自誕生以來，已經(jīng)走過了風風雨雨的一百多年。汽車的性能和外汽車自誕生以來，已經(jīng)走過了風風雨雨的一百多年。汽車的性能和外觀發(fā)生了翻天覆地的變化。當今的車身部件大多采用鋼板冷沖壓成形，對觀發(fā)生了翻天覆地的變化。當今的車身部件大多采用鋼板冷沖壓成形，對其尺寸偏差、表面質(zhì)量和剛性的要求極為嚴格。車身作為汽車的重要組成其尺寸偏差、表面質(zhì)量和剛性的要求極為嚴格。車身作為汽車的重要組成部分其質(zhì)量占汽車總質(zhì)量的部分其質(zhì)量占汽車總質(zhì)量的30%-40%30%-40%，

3、占整車成本的，占整車成本的20%20%以上。以上。 一、概述一、概述2014-034安全性成為汽車最重要安全性成為汽車最重要的評價指標，很多國家的評價指標，很多國家都擁有自己的車身碰撞都擁有自己的車身碰撞安全檢測機構(gòu)。安全檢測機構(gòu)。中國新車評價規(guī)程中國新車評價規(guī)程日本日本JNCAPJNCAP歐洲歐洲NCAPNCAP碰撞標準碰撞標準美國高速公路安全協(xié)會美國高速公路安全協(xié)會澳大利亞澳大利亞ANCAPANCAP國際上廣泛采用高強度鋼板國際上廣泛采用高強度鋼板提高了車體的抗凹陷性、耐提高了車體的抗凹陷性、耐久強度和大變形沖擊強度安久強度和大變形沖擊強度安全性。全性。 一、概述一、概述2014-035

4、減輕汽車自重是節(jié)約能源和提高燃料經(jīng)濟性的最基本途徑之一。減輕汽車自重是節(jié)約能源和提高燃料經(jīng)濟性的最基本途徑之一。研究顯示，若汽車整車重量降低研究顯示，若汽車整車重量降低10%10%，燃油效率可提高，燃油效率可提高6%6%至至8%8%；汽車；汽車每減少每減少100kg100kg，百公里油耗可降低，百公里油耗可降低0.30.3至至0.60.6升，二氧化碳排放量可減升，二氧化碳排放量可減少約少約5g/km5g/km。 汽車的輕量化不僅可以減小汽車的滾動阻力、加速阻力和爬坡阻汽車的輕量化不僅可以減小汽車的滾動阻力、加速阻力和爬坡阻力降低燃油消耗，而且也有利于改善汽車的轉(zhuǎn)向加速、制動等多方面力降低燃油消

5、耗，而且也有利于改善汽車的轉(zhuǎn)向加速、制動等多方面的性能，同時還可以降低噪聲振動污染。的性能，同時還可以降低噪聲振動污染。 降低汽車重量的方法有很多種。降低汽車重量的方法有很多種。采用高強度鋼板車身，在等強度設(shè)計采用高強度鋼板車身，在等強度設(shè)計條件下可以減少板厚及重量。鋼板厚條件下可以減少板厚及重量。鋼板厚度分別減小度分別減小0.05mm0.05mm、0.1mm0.1mm和和0.15mm0.15mm時，時，車身分別減重車身分別減重6%6%、12%12%和和18%18%。 一、概述一、概述2014-03620122012年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷19001900萬輛，預(yù)測萬輛，預(yù)測2013201

6、3年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷將達到年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷將達到19601960萬萬輛。輛。 07 07年國內(nèi)汽車車身高強板應(yīng)用為年國內(nèi)汽車車身高強板應(yīng)用為14%-17%14%-17%左右，超高強板應(yīng)用為左右，超高強板應(yīng)用為0 0，NCAPNCAP碰撞安全系數(shù)多為碰撞安全系數(shù)多為3 3星。國外車身高強板應(yīng)用為星。國外車身高強板應(yīng)用為50%50%以上，超高強以上，超高強板應(yīng)用為板應(yīng)用為6%-7% 6%-7% ， NCAPNCAP碰撞安全系數(shù)為碰撞安全系數(shù)為5 5星。星。 高強度鋼板車身是兼顧安全（高強度鋼板車身是兼顧安全（SafetySafety）與環(huán)保（）與環(huán)保（SavingSaving）的最佳）的最佳解決方案。因

7、此，高強度解決方案。因此，高強度/ /超高強度鋼板及其成形性能的深入研究，已超高強度鋼板及其成形性能的深入研究，已成為支撐發(fā)展新型節(jié)能汽車、車身自主設(shè)計的核心問題。目前對其沖成為支撐發(fā)展新型節(jié)能汽車、車身自主設(shè)計的核心問題。目前對其沖壓變形機理、回彈控制與預(yù)測、模具設(shè)計及其熱處理等方面，國內(nèi)都壓變形機理、回彈控制與預(yù)測、模具設(shè)計及其熱處理等方面，國內(nèi)都進行分了深入和廣泛的研究。進行分了深入和廣泛的研究。 一、概述一、概述2014-037 邁騰 70%馬自達6睿翼5901480MPa 49%本田雅閣340MPa以上 48% 一、概述一、概述2014-038普通鋼板270MPa800MPa高強鋼板

8、超高強鋼板低強度低強度IF鋼鋼低碳鋼低碳鋼外覆蓋件外覆蓋件BH鋼鋼C-Mn鋼鋼HSLA鋼鋼部分部分DP鋼鋼TRIP鋼鋼高強度高強度TRIP鋼鋼DP鋼鋼馬氏體鋼馬氏體鋼 TWIP鋼鋼車門防撞桿、保險杠和車門防撞桿、保險杠和B柱柱骨架件骨架件CP鋼鋼 一、概述一、概述2014-039 一、概述一、概述2014-0310 由上表可以看出，高強鋼板的由上表可以看出，高強鋼板的s s和和b b比低碳鋼板高得多，而比低碳鋼板高得多，而n n值和值和r r值卻比較低，因此高強鋼板的成形性能比低碳鋼板差，成形極限比低碳值卻比較低，因此高強鋼板的成形性能比低碳鋼板差，成形極限比低碳鋼板小。高強鋼板雖與低碳鋼板一

9、樣具有破裂和起皺問題，但由于鋼板小。高強鋼板雖與低碳鋼板一樣具有破裂和起皺問題，但由于s s和和b b高，高，n n值和值和r r值低，影響貼模性的幾何面缺陷和定形性問題更為突出。值低，影響貼模性的幾何面缺陷和定形性問題更為突出。因此要保證高強鋼板的沖壓質(zhì)量，不僅要避免破裂和起皺問題，更重要因此要保證高強鋼板的沖壓質(zhì)量，不僅要避免破裂和起皺問題，更重要的是要想辦法解決回彈問題保證零件的形狀和尺寸精度。的是要想辦法解決回彈問題保證零件的形狀和尺寸精度。（一）、高強鋼板和普通低碳鋼板性能比較（一）、高強鋼板和普通低碳鋼板性能比較二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03

10、11（二）、（二）、3 高強鋼板在滿足尺寸公差方面，與薄鋼板的沖壓成形和其他加工方法高強鋼板在滿足尺寸公差方面，與薄鋼板的沖壓成形和其他加工方法（機械加工、鍛造）有很大不同，這是由于在沖壓加工時所產(chǎn)生應(yīng)力分布（機械加工、鍛造）有很大不同，這是由于在沖壓加工時所產(chǎn)生應(yīng)力分布的彈塑性變形對制件尺寸影響很大。因此，工藝方案、成形方法、成形條的彈塑性變形對制件尺寸影響很大。因此，工藝方案、成形方法、成形條件，對沖壓成形時的尺寸精度影響非常大。經(jīng)?？吹降牡湫偷某叽缇葐柤?，對沖壓成形時的尺寸精度影響非常大。經(jīng)?？吹降牡湫偷某叽缇葐栴}有以下幾種：題有以下幾種：1 1、回彈（回彈（角度變化）：角度變化）：

11、 夾著彎曲棱線的二個面的夾著彎曲棱線的二個面的夾角角度和模具型面角度夾角角度和模具型面角度不相同的現(xiàn)象。如圖所示：不相同的現(xiàn)象。如圖所示： 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計彎曲棱線彎曲棱線角度變化角度變化2014-0312 2 2、壁翹曲及內(nèi)凹、壁翹曲及內(nèi)凹 ：側(cè)壁（縱壁）部的平面，變成帶有曲率面的現(xiàn)：側(cè)壁（縱壁）部的平面，變成帶有曲率面的現(xiàn)象。如圖所示：象。如圖所示： 3 3、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn) ：與縱向軸垂直的二個斷面發(fā)生回轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如圖所示：與縱向軸垂直的二個斷面發(fā)生回轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如圖所示：扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0313（

12、三）、高強板梁類零件影響沖壓尺寸精度問題因素及發(fā)生機理（三）、高強板梁類零件影響沖壓尺寸精度問題因素及發(fā)生機理 1 1、高強板、高強板U U形拉彎和回彈形拉彎和回彈CAECAE分析分析 板料厚向異性系數(shù)板料厚向異性系數(shù)r r0 0 彎曲線平行于軋制方向成形時，彎曲線平行于軋制方向成形時，彎曲切向抗拉能力弱、收縮能力強，彎曲切向抗拉能力弱、收縮能力強，將降低高強板成形性能和成形極限。將降低高強板成形性能和成形極限。在沖壓深度與板寬比在沖壓深度與板寬比h h0 0/b/b0=4.50=4.5、R/tR/t0=100=10的條件下，的條件下， 有限元模擬結(jié)有限元模擬結(jié)果果r r0 0越大，寬向變形大

13、、厚向變越大，寬向變形大、厚向變形小，切向變形不充分使卸載回彈形小，切向變形不充分使卸載回彈增大。增大。 0.00.51.01.52.02.53.0-3.6-3.4-3.2-3.0-2.8-2.6-2.4-2.2-2.0b0=10mm回彈角/厚向異性系數(shù)R00 模擬值R/t0=10t0=1mm二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0314 壓邊力對回彈的影響壓邊力對回彈的影響 自由彎曲時，彎曲切向變形自由彎曲時，彎曲切向變形不充分，卸載回彈較大。利用壓不充分，卸載回彈較大。利用壓料力拉彎成形時，可增大切向拉料力拉彎成形時，可增大切向拉變形量，減小或消除板厚彈變形變形

14、量，減小或消除板厚彈變形區(qū)域，減小卸載回彈。區(qū)域，減小卸載回彈。DP600DP600高強高強板板V V形件拉彎的有限元模擬結(jié)果顯形件拉彎的有限元模擬結(jié)果顯示，隨壓料力增大，卸載回彈明示，隨壓料力增大，卸載回彈明顯減小。顯減小。二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0315 凹模底圓角半徑凹模底圓角半徑r rdada對回彈的影響對回彈的影響 凹模底角半徑凹模底角半徑r rdada大，大，U U形件底形件底部變形程度減弱，側(cè)直邊的回彈明顯增大；減小部變形程度減弱，側(cè)直邊的回彈明顯增大；減小r rdada可增強鐓死效果，可增強鐓死效果，減輕側(cè)壁回彈。減輕側(cè)壁回彈。 凹模圓

15、角半徑凹模圓角半徑r rd d對回彈的影響對回彈的影響 減小減小r rd d可增強側(cè)壁剛度并減小可增強側(cè)壁剛度并減小回彈，但在較大壓料力情況下拉彎，有時可能導(dǎo)致法蘭負回彈?；貜?，但在較大壓料力情況下拉彎，有時可能導(dǎo)致法蘭負回彈。R=5mmR=10mmR=15mmR=10mmR=15mmR=20mm二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0316 凸、凹模間隙 凸、凹模間隙大，板面拉變形不充分，導(dǎo)致卸載回彈增大，特別是側(cè)壁回彈隨增大而明顯增大。 凹?？诳缍葁 較大凹模口跨度w 使凸模底非變形區(qū)面積增大，可能略微增大卸載回彈，但對于有底凹?；驇ы敵銎鲝澢鷷r，w 的大小對卸

16、載回彈影響不明顯。1.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0-8-6-4-20246810121416回彈角/凹 凸模間隙/mm 側(cè)邊 回彈角 法蘭回彈角t0=1 R=52521w2021w1521w1021w凹凸模間隙對回彈的影響凹凸模間隙對回彈的影響 凹?？缍葘貜椀挠绊懓寄？缍葘貜椀挠绊?二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0317 拉彎深度拉彎深度h h 與拉深變形不同，由于沒有與拉深變形不同，由于沒有周向壓縮，拉彎深度周向壓縮，拉彎深度h h 越大，側(cè)越大，側(cè)直邊中彈性變形積累越多，卸載直邊中彈性變形積累越多，卸載后產(chǎn)生的回彈也

17、相對增大了。后產(chǎn)生的回彈也相對增大了。 過大過大h h 拉彎，不僅側(cè)直邊剛拉彎，不僅側(cè)直邊剛度不足導(dǎo)致其本身彈性回復(fù)，而度不足導(dǎo)致其本身彈性回復(fù)，而且降低了法蘭直邊與凸模底部的且降低了法蘭直邊與凸模底部的平行度。這種情況下，可考慮適平行度。這種情況下，可考慮適當加大壓料力以增強側(cè)直邊成形當加大壓料力以增強側(cè)直邊成形剛度。剛度。 20304050二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03182 2、回彈（角度變化）產(chǎn)生的機理：、回彈（角度變化）產(chǎn)生的機理： 簡單壓彎梁類零件產(chǎn)生回彈的機理簡單壓彎梁類零件產(chǎn)生回彈的機理：壓彎類零件基本都是幾何形狀比較簡：壓彎類零件基本都

18、是幾何形狀比較簡單的零件，他們在實際生產(chǎn)中所產(chǎn)生的單的零件，他們在實際生產(chǎn)中所產(chǎn)生的缺陷基本都是角度變化缺陷，角度變化缺陷基本都是角度變化缺陷，角度變化產(chǎn)生的原理，圖示出的是在簡單產(chǎn)生的原理，圖示出的是在簡單U U字形彎字形彎曲成形時，在曲成形時，在R R部的角度變化例子。從圖部的角度變化例子。從圖中可以看見，在彎曲成形中，在彎曲圓中可以看見，在彎曲成形中，在彎曲圓角外部，材料由于伸長而產(chǎn)生拉伸的應(yīng)角外部，材料由于伸長而產(chǎn)生拉伸的應(yīng)力，而在彎曲圓角內(nèi)部，材料由于壓縮力，而在彎曲圓角內(nèi)部，材料由于壓縮，又產(chǎn)生了壓縮的應(yīng)力。但是在零件脫，又產(chǎn)生了壓縮的應(yīng)力。但是在零件脫模后，由于存在彈性變形和板厚

19、內(nèi)外應(yīng)模后，由于存在彈性變形和板厚內(nèi)外應(yīng)力釋放，即發(fā)生了力矩，從而產(chǎn)生角度力釋放，即發(fā)生了力矩，從而產(chǎn)生角度變化。變化。壓彎成形時的應(yīng)力狀態(tài)壓彎成形時的應(yīng)力狀態(tài)零件脫模后的應(yīng)力狀態(tài)零件脫模后的應(yīng)力狀態(tài)二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03191 1）、模具形狀和產(chǎn)品形狀對回彈的影響：）、模具形狀和產(chǎn)品形狀對回彈的影響： 如圖所示：這是一個簡單如圖所示：這是一個簡單U U 型件壓彎示意圖型件壓彎示意圖Rp:Rp:凸模圓角半徑。凸模圓角半徑。RdRd：凹模圓角半徑。：凹模圓角半徑。C C：凸模與凹模間隙。：凸模與凹模間隙。、凸模圓角半徑的影響、凸模圓角半徑的影響 凸

20、模圓角半徑越小角度變化越小，當凸模圓角半徑為零時，其角度凸模圓角半徑越小角度變化越小，當凸模圓角半徑為零時，其角度變化為零。凸模圓角半徑越大其角度變化就越大。變形機理是彎曲半徑變化為零。凸模圓角半徑越大其角度變化就越大。變形機理是彎曲半徑小時，其圓角處的塑性變形量大，所以促進了加工硬化。反之彎曲半徑小時，其圓角處的塑性變形量大，所以促進了加工硬化。反之彎曲半徑大時，由于塑性變形量小，而使加工硬化變少。大時，由于塑性變形量小，而使加工硬化變少。、凹模圓角半的影響、凹模圓角半的影響 在在U U形件彎曲過程中，形件彎曲過程中，當凹模圓角半徑變大時，彎當凹模圓角半徑變大時，彎曲支點間距離大，在初期成曲

21、支點間距離大，在初期成形過程中形成的彎曲范圍擴形過程中形成的彎曲范圍擴大，這個被彎曲的范圍，隨大，這個被彎曲的范圍，隨著成形的進展，被彎曲回復(fù)著成形的進展，被彎曲回復(fù)凸模凸模壓料板壓料板二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0320，而出現(xiàn)彈出因素，因此，凹模圓角半徑，而出現(xiàn)彈出因素，因此，凹模圓角半徑RdRd越大，則角度變化越大。越大，則角度變化越大。 、凸模與凹模之間的間隙的影響、凸模與凹模之間的間隙的影響 在在U U型件彎曲過程中，凸模和凹具的間隙增加時，在成形的最終過程，型件彎曲過程中，凸模和凹具的間隙增加時，在成形的最終過程，由于材料和沖模形狀不服帖，所以

22、角度變化變大。模具的磨損，使凸模和由于材料和沖模形狀不服帖，所以角度變化變大。模具的磨損，使凸模和凹模的間隙發(fā)生實質(zhì)性的增加，因此必然產(chǎn)生角度變大。所以定期修整凸凹模的間隙發(fā)生實質(zhì)性的增加，因此必然產(chǎn)生角度變大。所以定期修整凸模和凹模間隙。是保證沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定必要手段。模和凹模間隙。是保證沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定必要手段。、產(chǎn)品零件形狀的影響、產(chǎn)品零件形狀的影響 U U型件形彎曲過程中，彎曲角度越大，型件形彎曲過程中，彎曲角度越大，角度變化增大。這是由于通過減小材料向角度變化增大。這是由于通過減小材料向凸模圓角處的卷繞角度，從而造成回彈發(fā)凸模圓角處的卷繞角度，從而造成回彈發(fā)生區(qū)域增大，以及加大彎曲支點間

23、距離，生區(qū)域增大，以及加大彎曲支點間距離，在凸模圓角近旁發(fā)生材料震動緣故。成形在凸模圓角近旁發(fā)生材料震動緣故。成形高度高度H H越高，由材料振動引起的彈出也就越越高，由材料振動引起的彈出也就越大。如圖所示大。如圖所示壓料板壓料板凹模凹模凹模凹模凸模凸模圖圖 60 60 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0321、材料對角度變化的影響、材料對角度變化的影響a)a)、材料強度的影響、材料強度的影響 U U形件在彎曲加工過程中抗拉強度形件在彎曲加工過程中抗拉強度bb和屈服強度和屈服強度ss的影響。經(jīng)的影響。經(jīng)過對實際生產(chǎn)調(diào)試跟蹤調(diào)查顯示，隨著抗拉強度和屈服強度的增加過

24、對實際生產(chǎn)調(diào)試跟蹤調(diào)查顯示，隨著抗拉強度和屈服強度的增加，角度的變化（回彈）就越大，這是由于隨著抗拉強度和屈服強度，角度的變化（回彈）就越大，這是由于隨著抗拉強度和屈服強度的增加，板厚表里應(yīng)力的彎曲力矩也呈線性增加的緣故。的增加，板厚表里應(yīng)力的彎曲力矩也呈線性增加的緣故。b)b)、材料厚度的影響、材料厚度的影響 板料厚度越厚，角度變化越小小。這是由于增加了板厚，從而板料厚度越厚，角度變化越小小。這是由于增加了板厚，從而提高了零件件的剛性。提高了零件件的剛性。二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03222)2)、回彈（角度變化）控制措施、回彈（角度變化）控制措施、回

25、彈補償、回彈補償、在產(chǎn)品許可的條件下，盡可、在產(chǎn)品許可的條件下，盡可能的減小凸模圓角半徑能的減小凸模圓角半徑RpRp、減小壓彎凹模圓角半徑、減小壓彎凹模圓角半徑RdRd、合理的凸凹模間隙、合理的凸凹模間隙、增大壓料板壓力、增大壓料板壓力、產(chǎn)品側(cè)壁增加加強筋、產(chǎn)品側(cè)壁增加加強筋3 3-6-6二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0323、二次彎曲二次彎曲壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎 第第1 1次彎曲次彎曲R R部部向縱壁移動向縱壁移動1 1次的彎曲次的彎曲 一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎壓彎凸模壓彎凸模

26、一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎 第第1 1次彎曲次彎曲R R部部向縱壁移動向縱壁移動壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎 第第1 1次彎曲次彎曲R R部部向縱壁移動向縱壁移動壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎1 1次的彎曲次的彎曲 第第1 1次彎曲次彎曲R R部部向縱壁移動向縱壁移動壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模一次壓彎一次壓彎二次壓彎二次壓彎1 1次的彎曲次的彎曲 壓彎凹模壓彎凹模 第第1 1次彎曲次彎曲R R部部向縱壁移動向縱壁移動壓料板壓料板壓彎凸模壓彎凸模零件脫模后零件脫模后二

27、、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0324產(chǎn)品名稱：加強梁產(chǎn)品名稱：加強梁材料材料料厚料厚1.21.2二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03253 3、壁翹曲及內(nèi)凹產(chǎn)生的機理、壁翹曲及內(nèi)凹產(chǎn)生的機理 由圖所示由圖所示, ,圓角內(nèi)側(cè)板料受壓應(yīng)圓角內(nèi)側(cè)板料受壓應(yīng)力而產(chǎn)生壓縮變形。圓角外側(cè)板料力而產(chǎn)生壓縮變形。圓角外側(cè)板料受拉應(yīng)力作用產(chǎn)生拉伸變形，當零受拉應(yīng)力作用產(chǎn)生拉伸變形，當零件脫模后，由于存在殘余彈性變形件脫模后，由于存在殘余彈性變形和板厚應(yīng)力差，使側(cè)壁向外發(fā)生角和板厚應(yīng)力差，使側(cè)壁向外發(fā)生角度變化。由圖度變化。由圖a a所示所示.

28、 .與圖與圖b b同理，當同理，當零件脫模后零件側(cè)壁向里產(chǎn)生角度零件脫模后零件側(cè)壁向里產(chǎn)生角度變化。零件側(cè)壁上圓角處側(cè)壁向外變化。零件側(cè)壁上圓角處側(cè)壁向外發(fā)生角度變化，零件側(cè)壁下圓角處發(fā)生角度變化，零件側(cè)壁下圓角處側(cè)壁向里發(fā)生角度變化，發(fā)蘭向下側(cè)壁向里發(fā)生角度變化，發(fā)蘭向下發(fā)生角度變化。在上下兩個力矩的發(fā)生角度變化。在上下兩個力矩的作用下使側(cè)壁產(chǎn)生翹曲和內(nèi)凹。即作用下使側(cè)壁產(chǎn)生翹曲和內(nèi)凹。即板厚方向應(yīng)力差產(chǎn)生翹曲和內(nèi)凹。板厚方向應(yīng)力差產(chǎn)生翹曲和內(nèi)凹。a ab ba a二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0326凹模凹模凸模凸模壓料圈壓料圈脫模后制件狀態(tài)脫模后制件狀

29、態(tài)二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0327 1 1）、凸凹模形狀和產(chǎn)品零件形狀對壁翹曲的影響）、凸凹模形狀和產(chǎn)品零件形狀對壁翹曲的影響 、凹模圓角半徑的影響、凹模圓角半徑的影響通過減小凹模圓角半徑，使壁翹曲從外翹向內(nèi)翹進行變化，最終形成可使通過減小凹模圓角半徑，使壁翹曲從外翹向內(nèi)翹進行變化，最終形成可使壁翹曲大體為壁翹曲大體為0 0的凹模圓角半徑。內(nèi)翹現(xiàn)象，是在凹模圓角半徑變小時，的凹模圓角半徑。內(nèi)翹現(xiàn)象，是在凹模圓角半徑變小時，在凹模圓角處發(fā)生材料彎曲變形產(chǎn)生的圓角處內(nèi)凹形狀，這個形狀在縱壁在凹模圓角處發(fā)生材料彎曲變形產(chǎn)生的圓角處內(nèi)凹形狀，這個形狀在縱壁的間

30、隙內(nèi)因為受到反向彎曲而產(chǎn)生的內(nèi)翹現(xiàn)象。另外，材料強度越高，外的間隙內(nèi)因為受到反向彎曲而產(chǎn)生的內(nèi)翹現(xiàn)象。另外，材料強度越高，外翹傾向越強。為了能使壁翹曲達到翹傾向越強。為了能使壁翹曲達到0 0的模凹模半徑的最佳值變小，必須根的模凹模半徑的最佳值變小，必須根據(jù)材料強度和板厚，選擇適當?shù)哪０寄A角半徑和凸凹模間隙。此外，在據(jù)材料強度和板厚，選擇適當?shù)哪０寄A角半徑和凸凹模間隙。此外，在難以發(fā)生彎曲變形產(chǎn)生的加工硬化難以發(fā)生彎曲變形產(chǎn)生的加工硬化rd/t 4rd/t 4以上的區(qū)域，隨著以上的區(qū)域，隨著rd/trd/t的減小的減小，壁翹曲在逐漸減少。這是由于當，壁翹曲在逐漸減少。這是由于當rdrd變小時

31、，在彎曲、彎曲回復(fù)成形過程變小時，在彎曲、彎曲回復(fù)成形過程中產(chǎn)生的塑性變形（加工硬化）變大，板厚表里的應(yīng)力差變小的緣故。中產(chǎn)生的塑性變形（加工硬化）變大，板厚表里的應(yīng)力差變小的緣故。 、凸模與凹具間隙的影響、凸模與凹具間隙的影響 凸模與凹具間隙凸模與凹具間隙c c對壁翹曲的影響。凹?？趫A角半徑對壁翹曲的影響。凹?？趫A角半徑rdrd，作為發(fā)生反，作為發(fā)生反向彎曲被確認的向彎曲被確認的rd/t=1.9rd/t=1.9為最佳理想值。間隙很小，為最佳理想值。間隙很小，c/tc/t在在1 1以下時，由于以下時，由于發(fā)生變薄拉深，減少了引起壁翹曲的板厚表里應(yīng)力差，隨著發(fā)生變薄拉深，減少了引起壁翹曲的板厚表

32、里應(yīng)力差，隨著c/tc/t的減少的減少二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0328rprd二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0329 ，壁翹曲也隨之減小。另一方面，即使大于，壁翹曲也隨之減小。另一方面，即使大于c/tc/t，由于在凸模和凹模的，由于在凸模和凹模的間隙內(nèi)發(fā)生反向彎曲，而使壁翹曲減小。間隙內(nèi)發(fā)生反向彎曲，而使壁翹曲減小。c/tc/t為為1 1（大約）時，壁翹曲達到最（大約）時，壁翹曲達到最小，當小，當c/tc/t大于該值時，由于過大的間隙，使得反向彎曲變得緩慢，再次加大于該值時，由于過大的間隙，使得反向彎曲變得緩慢，再次

33、加大了（向）外翹（曲）的傾向。大了（向）外翹（曲）的傾向。 、縱壁傾斜角度的影響、縱壁傾斜角度的影響 梁類零件在拉延成形過程中，傾斜壁和垂直壁不同，傾斜壁一方比垂直梁類零件在拉延成形過程中，傾斜壁和垂直壁不同，傾斜壁一方比垂直壁產(chǎn)生的側(cè)壁翹曲小。這是由于在成形過程中中，當傾斜角度變大時，除了壁產(chǎn)生的側(cè)壁翹曲小。這是由于在成形過程中中，當傾斜角度變大時，除了壁翹曲的發(fā)生區(qū)域變小之外，還在縱壁部發(fā)生了抵消外翹的材料振動的緣故壁翹曲的發(fā)生區(qū)域變小之外，還在縱壁部發(fā)生了抵消外翹的材料振動的緣故。另外一種方法是在第。另外一種方法是在第1 1工序，進行在縱壁加上傾斜角度的成形，用以抑制工序，進行在縱壁加上

34、傾斜角度的成形，用以抑制壁翹曲；在第壁翹曲；在第2 2工序，利用二次彎曲，來抑制角度變化。但是縱壁如果沒有工序，利用二次彎曲，來抑制角度變化。但是縱壁如果沒有傾斜角度，是垂直壁，則在拉延成型過程中側(cè)壁內(nèi)凹現(xiàn)象比較嚴重。傾斜角度，是垂直壁，則在拉延成型過程中側(cè)壁內(nèi)凹現(xiàn)象比較嚴重。 、零件縱向彎曲的影響、零件縱向彎曲的影響 縱向彎曲的梁類零件彎曲形狀的曲率半徑縱向彎曲的梁類零件彎曲形狀的曲率半徑R R對壁翹曲的影響。對壁翹曲的影響。R R越小，壁越小，壁翹曲量也越小。這是由于曲率半徑變小時，形狀的約束力變大的緣故。翹曲量也越小。這是由于曲率半徑變小時，形狀的約束力變大的緣故。 、材料對壁翹曲的影響

35、、材料對壁翹曲的影響二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0330 a) a) 材料強度的影響材料強度的影響 屈服強度（屈服強度（s s），及抗拉強度（），及抗拉強度（b b）對壁翹曲的影響。結(jié)果當凹?？冢Ρ诼N曲的影響。結(jié)果當凹?？趫A角半徑圓角半徑Rd=5mmRd=5mm，縱壁翹曲和，縱壁翹曲和b b的相關(guān)性比的相關(guān)性比s s還要強，因此，隨著還要強，因此，隨著b b的的增加，縱壁翹曲呈直線性的增加。這是由于和角度變化時的情況一樣，凹模增加，縱壁翹曲呈直線性的增加。這是由于和角度變化時的情況一樣，凹模口圓角半徑為口圓角半徑為5mm5mm時，由于彎曲、彎曲回復(fù)而引入

36、的塑性變形量較大，加工時，由于彎曲、彎曲回復(fù)而引入的塑性變形量較大，加工硬化得到發(fā)展，因此和硬化得到發(fā)展，因此和s s具有較強的相關(guān)性。具有較強的相關(guān)性。 2 2）、回彈（角度變化）、壁翹曲及扭曲的預(yù)防措施）、回彈（角度變化）、壁翹曲及扭曲的預(yù)防措施 、壓邊力的控制、壓邊力的控制 壓邊力對壁翹曲和扭曲的影響：在壓邊力強的區(qū)域，材料經(jīng)過凹?？趫A壓邊力對壁翹曲和扭曲的影響：在壓邊力強的區(qū)域，材料經(jīng)過凹?？趫A角半徑彎曲變形程度增強。在縱壁部發(fā)生反向彎曲單向拉應(yīng)力增大，從而使角半徑彎曲變形程度增強。在縱壁部發(fā)生反向彎曲單向拉應(yīng)力增大，從而使得反向彎曲變形加強，這樣一反一正的彎曲變形在大的拉應(yīng)力作用下使

37、側(cè)壁得反向彎曲變形加強，這樣一反一正的彎曲變形在大的拉應(yīng)力作用下使側(cè)壁的殘余彈性變形大大減小，同時使得縱向曲面內(nèi)存在變形應(yīng)力差大幅減小，的殘余彈性變形大大減小，同時使得縱向曲面內(nèi)存在變形應(yīng)力差大幅減小，所以能使壁翹曲、回彈和扭曲變小。另一方面，這是由于在縱壁部上單向拉所以能使壁翹曲、回彈和扭曲變小。另一方面，這是由于在縱壁部上單向拉應(yīng)力增大，使得板料經(jīng)過凹?？趶澢冃尾糠值牟牧显诘竭_縱壁時經(jīng)過單向應(yīng)力增大，使得板料經(jīng)過凹?？趶澢冃尾糠值牟牧显诘竭_縱壁時經(jīng)過單向二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0331拉應(yīng)力的作用，使得反向彎曲變形塑性變形程度大大提高，殘余彈性

38、變形拉應(yīng)力的作用，使得反向彎曲變形塑性變形程度大大提高，殘余彈性變形得到消除。從而減小了引起壁翹曲的板厚表里應(yīng)力差的緣故。由此可見，得到消除。從而減小了引起壁翹曲的板厚表里應(yīng)力差的緣故。由此可見，為了減少壁翹曲、扭曲和回彈，提高壓變力是有效的措施之一。但是，如為了減少壁翹曲、扭曲和回彈，提高壓變力是有效的措施之一。但是，如果壓邊力過大，則有發(fā)生裂紋的危險。因此，作為角度變化的解決方案，果壓邊力過大，則有發(fā)生裂紋的危險。因此，作為角度變化的解決方案，如果應(yīng)用可變壓邊力技術(shù)（初期成形：低壓如果應(yīng)用可變壓邊力技術(shù)（初期成形：低壓成形終期：高壓），則能夠成形終期：高壓），則能夠抑制裂紋和減少壁翹曲一舉

39、兩得的效果。抑制裂紋和減少壁翹曲一舉兩得的效果。 、階梯式拉深、階梯式拉深 采取階梯拉深也是減小壁翹曲一個有效方案，他的原理與控制壓邊力采取階梯拉深也是減小壁翹曲一個有效方案，他的原理與控制壓邊力機理相同，通過模具結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)的有效技術(shù)方案。階梯式拉深，是在金機理相同，通過模具結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)的有效技術(shù)方案。階梯式拉深，是在金屬模臺肩部分設(shè)定階梯形狀，在成形終期，通過把這個階梯形狀進行成形屬模臺肩部分設(shè)定階梯形狀，在成形終期，通過把這個階梯形狀進行成形，對縱壁附加張力，來減小壁翹曲的一種拉深方法。在階梯式成形時，就，對縱壁附加張力，來減小壁翹曲的一種拉深方法。在階梯式成形時，就能對縱壁附加上較大的

40、張力，所以，能夠減小壁翹曲（加大曲率半徑能對縱壁附加上較大的張力，所以，能夠減小壁翹曲（加大曲率半徑）。但是材料利用率大大降低了。但是材料利用率大大降低了。二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0332階梯式拉深成形的斷面階梯式拉深成形的斷面 壓邊圈壓邊圈凹模凹模凸模凸模、滑塊鎖定拉深成形法、滑塊鎖定拉深成形法 這是通過在拉延模具上設(shè)置滑動凸輪機構(gòu)，在沖壓成形前半程，這是通過在拉延模具上設(shè)置滑動凸輪機構(gòu)，在沖壓成形前半程，采用拉延成形，在后半程采用壓料筋鎖死要素，防止尺寸精度不良（缺采用拉延成形，在后半程采用壓料筋鎖死要素，防止尺寸精度不良（缺陷）的一種方法陷）的一

41、種方法 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0333、側(cè)壁增設(shè)加強筋消除壁、側(cè)壁增設(shè)加強筋消除壁翹曲翹曲二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0334、距離拉延到底、距離拉延到底10mm-12mm10mm-12mm增設(shè)鎖死壓料筋消除壁翹曲及回彈增設(shè)鎖死壓料筋消除壁翹曲及回彈二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0335、拉延凹?？趫A角的控制、拉延凹模口圓角的控制、后序整形和翻邊模間隙的控制、后序整形和翻邊模間隙的控制 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計、調(diào)試研配著色率的控制：、調(diào)試研配著

42、色率的控制： 高強鋼板模具壓料面研配著色率必須達到百分之九十以上，且著色高強鋼板模具壓料面研配著色率必須達到百分之九十以上，且著色保證均勻。保證均勻。、工藝方案的控制、工藝方案的控制 對于高強鋼板零件，在分析工藝方案時，對制件成形工序分析首先對于高強鋼板零件，在分析工藝方案時，對制件成形工序分析首先要考慮盡可能的在一次成形工序中把制件幾何形狀全部成出來，避免二要考慮盡可能的在一次成形工序中把制件幾何形狀全部成出來，避免二次成形。如果必須有二次成形，對二次成形區(qū)域和工藝方法及模具結(jié)構(gòu)次成形。如果必須有二次成形，對二次成形區(qū)域和工藝方法及模具結(jié)構(gòu)采取有效的控制。采取有效的控制。、回彈補償控制、回彈

43、補償控制 對于高強鋼板零件，在拉延工序中做回彈補償。對于高強鋼板零件，在拉延工序中做回彈補償。2014-03364、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn) 產(chǎn)生的機理產(chǎn)生的機理 由于存在板厚應(yīng)力差和面內(nèi)應(yīng)力差而造成扭轉(zhuǎn)由于存在板厚應(yīng)力差和面內(nèi)應(yīng)力差而造成扭轉(zhuǎn)二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03371 1）、凸凹模形狀和產(chǎn)品零件形狀對扭轉(zhuǎn)的影響）、凸凹模形狀和產(chǎn)品零件形狀對扭轉(zhuǎn)的影響、成形高度的影響、成形高度的影響 淺拉深結(jié)構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)，在成形高度低的范圍，內(nèi)部應(yīng)力隨著成形高度的淺拉深結(jié)構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)，在成形高度低的范圍，內(nèi)部應(yīng)力隨著成形高度的增加而增加，所以扭轉(zhuǎn)變大。另一方面，當成形高度變高時

44、，由于剛性也隨增加而增加，所以扭轉(zhuǎn)變大。另一方面，當成形高度變高時，由于剛性也隨之變高，所以扭轉(zhuǎn)立即變小。扭轉(zhuǎn)達到最大時的成形高度，越是屈服強度高之變高，所以扭轉(zhuǎn)立即變小。扭轉(zhuǎn)達到最大時的成形高度，越是屈服強度高的材料，扭轉(zhuǎn)也越大。在成形高度高的領(lǐng)域，扭轉(zhuǎn)依其材料的不同，其差異的材料，扭轉(zhuǎn)也越大。在成形高度高的領(lǐng)域，扭轉(zhuǎn)依其材料的不同，其差異也更加明顯。也更加明顯。、結(jié)構(gòu)件彎曲曲率的影響、結(jié)構(gòu)件彎曲曲率的影響 、材料對扭轉(zhuǎn)的影響、材料對扭轉(zhuǎn)的影響 a)a)材料強度的影響材料強度的影響 b)b)材料厚度的影響材料厚度的影響2 2）扭轉(zhuǎn)的控制措施）扭轉(zhuǎn)的控制措施二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車

45、用高強板零件工藝設(shè)計2014-0338左左/右后邊梁沖壓工藝方案右后邊梁沖壓工藝方案OP10:拉延拉延OP30:沖孔、斜楔翻邊成形沖孔、斜楔翻邊成形 OP10:修邊沖孔修邊沖孔 OP40:修邊沖孔、斜楔修邊沖孔修邊沖孔、斜楔修邊沖孔 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0339二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計1 1、左、左/ /右后邊梁右后邊梁材料：590YD（四）、工藝方案設(shè)計（四）、工藝方案設(shè)計2014-0340 由于該零件屬于由于該零件屬于S S形梁，拉延成形后必然產(chǎn)生回彈、壁翹曲和內(nèi)形梁，拉延成形后必然產(chǎn)生回彈、壁翹曲和內(nèi)凹。側(cè)壁做

46、凹。側(cè)壁做3 3 - 5 - 5不等的回彈補償。不等的回彈補償。二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0341高強鋼板冷沖壓模具工程驗證高強鋼板冷沖壓模具工程驗證拉延側(cè)壁局部負間隙和拉延筋結(jié)構(gòu)拉延側(cè)壁局部負間隙和拉延筋結(jié)構(gòu)二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0342高強鋼板冷沖壓模具工程驗證高強鋼板冷沖壓模具工程驗證零件成形極限模擬結(jié)果零件成形極限模擬結(jié)果 零件厚度分布模擬結(jié)果零件厚度分布模擬結(jié)果 第二主應(yīng)變分布第二主應(yīng)變分布 第一主應(yīng)變分布第一主應(yīng)變分布 第一主應(yīng)力分布第一主應(yīng)力分布 第二主應(yīng)力分布第二主應(yīng)力分布 二、汽車用高強板零件

47、工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03432 2、左、左/ /右側(cè)右側(cè)B B立柱加強板工藝方案設(shè)計立柱加強板工藝方案設(shè)計材料：拼焊板材料：拼焊板 590R/780Y/590RD 590R/780Y/590RD 二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0344左左/ /右側(cè)右側(cè)B B立柱加強板沖壓工藝方案立柱加強板沖壓工藝方案二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-03453 3、左、左/ /右側(cè)鉸鏈支架右側(cè)鉸鏈支架材料：590YD圖圖37 37 產(chǎn)品模型產(chǎn)品模型二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0346左左/右鉸鏈支架沖壓工藝方案右鉸鏈支架沖壓工藝方案OP40:修邊沖孔修邊沖孔OP10:拉延拉延OP20:修邊沖孔修邊沖孔OP30:翻邊整形翻邊整形圖圖33 33 工藝流程圖工藝流程圖二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計2014-0347二、汽車用高強板零件工藝設(shè)計二、汽車用高強板零