汽車覆蓋件拉伸起皺開(kāi)裂及控制

1汽車覆蓋件拉伸起皺開(kāi)裂分析及控制[摘要]對(duì)汽車覆益件在拉伸過(guò)程中的起皺和開(kāi)裂現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并從工藝、設(shè)計(jì)、調(diào)整等幾個(gè)方面較詳細(xì)地說(shuō)明了解決零件拉伸起皺、開(kāi)裂的方法和控調(diào)措拖。

關(guān)鍵詞汽車覆蓋件拉伸起皺開(kāi)裂控制措拖

1引言

汽車車身外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成，因此對(duì)覆蓋件的尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求。車身覆蓋件要求表面平滑、按線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，此外還要求具有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性。車身表面質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件拉伸的結(jié)果，而拉伸模是拉出合格覆蓋件的關(guān)鍵。由于影響拉伸件質(zhì)量的因索主要是起皺、開(kāi)裂、拉毛和回彈，所以從編制沖壓工藝到模具設(shè)計(jì)都必須認(rèn)真考慮。模具制造完畢，在拉伸模調(diào)試過(guò)程中，還必須對(duì)拉伸件的起皺和開(kāi)裂現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)分析與研究，并采取相應(yīng)的措施。

拉伸件在拉伸過(guò)程中起皺和開(kāi)裂的原因很多，主要原因有以下幾個(gè)方面：

(1)拉伸模設(shè)計(jì)工藝性是否合理。

(2)模具加工質(zhì)量(表面精度、硬度等)引起的問(wèn)題。

(3)壓力機(jī)精度(滑塊平行度等)。

(4)板料質(zhì)量(厚度超差)。

現(xiàn)對(duì)上述造成開(kāi)裂、起皺的原因分別進(jìn)行討論。

2拉伸件加工工藝的確定

拉伸件的工藝性是編制覆蓋件沖壓工藝首先要考慮的問(wèn)題，只有設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的、工藝性好的拉伸件，才能保證在拉伸過(guò)程中不起皺、不開(kāi)裂或少起皺、少開(kāi)裂。在設(shè)計(jì)拉伸件時(shí)不但要考慮沖壓方向、沖壓位置、壓料面形狀、拉伸筋的形狀及配置、工藝補(bǔ)充部分等可變量的設(shè)計(jì)，還要合理地增加工藝補(bǔ)充部分，正確確定壓料面。各可變量設(shè)計(jì)之間又有相輔相成的關(guān)系，如何協(xié)調(diào)各變量的關(guān)系．是成形技術(shù)的關(guān)鍵，要使之不但滿足該工序的拉伸，還要滿足該工序沖模設(shè)計(jì)和制造工藝的需要，并給下道熔邊、翻邊工序創(chuàng)造有利條件，一般應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

2.1沖壓方向的確定

零件的沖壓方向是確定拉伸工藝首先要遇到的問(wèn)題，它不但決定能否拉伸出滿意的拉伸件，而且還影響到工藝補(bǔ)充部分的多少和壓料面的形狀。合理確定沖壓方向應(yīng)滿足以下3方面的要求。

(1)保證凸模能夠進(jìn)入凹模。如圖1a所示，凹模右方下邊的形狀向外凸出，最凸出點(diǎn)超過(guò)凹?？诔叽?，使凸模不能進(jìn)入凹模，這個(gè)拉伸方向是不能進(jìn)行拉伸的，必須改變拉伸方向，使凸模能夠進(jìn)入凹模。如圖1b所示，將圖1a沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一個(gè)角度．使凸棋能夠進(jìn)入凹模。

(2)使凸模接觸毛坯的面積大。接觸面越大，接觸面與水平面的夾角越小．毛坯越不易發(fā)生局部應(yīng)力過(guò)載而使零件產(chǎn)生破裂。材料在拉伸時(shí)貼模性能提高，容易獲得完整的凸模形狀，有利于提高零件的變形程度。

(3)壓料面各部分進(jìn)料阻力要均勻可靠。拉伸深度均勻是保證壓料面各部分進(jìn)料阻力均勻可靠的主要條件。而壓料面各部分進(jìn)料阻力均勻是確保拉伸件不起皺、不開(kāi)裂的重要保證。

例如，東風(fēng)3t車前圍上蓋板的拉伸深度較淺，考慮到各方位深度大致相同，為改善凸模拉伸毛坯的條件，有利于金屬內(nèi)應(yīng)力分布更均勻，保證沖壓件有更高的表面質(zhì)量，確定沖壓方向?yàn)閳D2所示的沿y軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)25°30'的方向，這樣選取有以下2個(gè)原因：①使得凸模接觸毛坯的面積大；②前圍上蓋板零件經(jīng)過(guò)汽車位置旋轉(zhuǎn)一定角度后，壓料面是乎的，拉伸深度比較均勻，兩面進(jìn)料阻力基本上一樣，增加壓料力可提高零件變形的均勻度，零件整體剛性提高。同時(shí)殘留應(yīng)力分布均勻，減少殘留應(yīng)力回復(fù)時(shí)帶來(lái)的回彈程度。

2.2合理增加工藝補(bǔ)充圈分

為了實(shí)現(xiàn)拉伸，往往要在制件的基礎(chǔ)上增加工藝補(bǔ)充部分，從而達(dá)到滿意的拉伸效果。工藝補(bǔ)充的好壞是拉伸件設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)志，合理的增加工藝補(bǔ)充部分應(yīng)滿足以下3方面的要求：

(1)該工序拉伸的要求。

(2)壓料面的要求。

(3)拉伸后的修邊和翻邊工序的要求。

設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)修邊線的位置確定各工藝補(bǔ)充部分的尺寸，特別是凹模R圓角處，因凹模圓角部分對(duì)抗伸毛坯進(jìn)料阻力影響很大，直接關(guān)系到拉伸件的起皺或開(kāi)裂，所以取值要合理。工藝補(bǔ)充部分的凹模圓角半徑一般取8-10mm，在能夠拉出滿意的拉伸件的條件下，盡可能減少工藝補(bǔ)充部分，但必要時(shí)還要有意增加工藝補(bǔ)充(如凹槽、斜槽、凸筋等)。如果在設(shè)計(jì)拉伸件時(shí)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，已考慮到某一部分(形狀變化急劇的部分)在拉伸時(shí)有多余的金屬，材料易流動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生起皺，那么工藝人員就要有意在這部分的工藝補(bǔ)充上加凹槽或凸筋等，使多余的金屬在拉伸過(guò)程中流到凹?；蛲菇钪?，充分吸收多余的材料，使拉伸不易起皺。同時(shí)加凹攢時(shí)要考慮到修邊容易去掉，這個(gè)方法可有效地耀決拉伸起皺問(wèn)題。

2.3正確配定壓料面的形狀

壓料面是工藝補(bǔ)充的一部分，在增加工藝補(bǔ)充時(shí)必須正確確定壓料面的形狀，使壓料面各部分進(jìn)料阻力均勻可靠。要做到這一點(diǎn)，必須要保證拉伸深度均勻，因?yàn)橹挥性趬毫先⒗烀鲏壕o在凹模壓料面上，不形成皺紋或折痕，才能保證拉伸件不皺不裂。在確定壓料面時(shí)要盡量降低拉伸深度，使形面乎綏，還一定要保證壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模展開(kāi)長(zhǎng)度短，材料才能產(chǎn)生拉伸。如果壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模長(zhǎng)，拉伸時(shí)可能會(huì)形成波紋或起皺。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣部分，則凹模圓角半徑只要根據(jù)具體情況確定，因覆蓋件圓角半徑一般都比較小，直接作為凹模圓角半徑不易拉伸，必須加大才不會(huì)導(dǎo)致拉伸時(shí)起皺或破裂。加大后的圓角，可通過(guò)后工序的整形達(dá)到產(chǎn)品要求。

2.4增加工藝切口或沖工藝孔

覆蓋件在拉伸過(guò)程中，拉伸較深的或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來(lái)解決。增加的工藝孔或切口應(yīng)保證不因材料流動(dòng)不好，拉應(yīng)力過(guò)小而形成波紋或起皺，故工藝切口或工藝孔必須放在拉應(yīng)力員大的拐角處，工藝切口或工藝孔的位置、大小、數(shù)量和形狀需要在調(diào)試?yán)炷r(shí)試驗(yàn)確定。如東風(fēng)8t平頭柴油車?yán)龂獍謇炷！|風(fēng)EQ2102軍用車的中支按外板拉伸模就是通過(guò)在反成形和拉伸深處的拐角處沖制工藝切口得到圓滿解決的，保證了拉伸件的表面質(zhì)量。工藝切口或工藝孔、凹槽應(yīng)故在廢料部分，最后將其修掉。側(cè)圍板和中支柱零件如圖3、4所示。

3模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1緩沖裝置

覆蓋件的拉伸是在雙動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行的，液壓機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，導(dǎo)致模具韌始工作階段材料變形不均勻，局部起皺，因而模具設(shè)計(jì)了圖5所示的緩沖裝置，在壓料面以外加4—6塊聚氨團(tuán)橡膠，消除拉伸開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大沖擊力，以滿足工作時(shí)的韌始拉伸變形，使拉伸件不出現(xiàn)皺裂。

3.2增加平衡塊

由于覆蓋件在拉伸時(shí)受多方面因素的影響，如壓力機(jī)精度、模具制造誤差等，造成壓料面間隙不均勻，各點(diǎn)的壓力不均勻，導(dǎo)致拉伸開(kāi)裂、起皺。增加平衡塊的作用是調(diào)整壓料面的間隙，穩(wěn)定進(jìn)料阻力，使材料流動(dòng)均勻。平衡塊數(shù)量一般為6個(gè)，用內(nèi)六角螺釘分別安裝于壓料困與凹模上，其間隙調(diào)整為最大不產(chǎn)生皺紋，最小不低于制件料厚。

4起皺和開(kāi)裂現(xiàn)象的解決方法

4.1零件起皺

拉伸件產(chǎn)生凸緣起皺和簡(jiǎn)壁起皺主要是由于拉伸時(shí)板料受壓縮變形而引起的，通常采用提高板內(nèi)徑向拉應(yīng)力來(lái)消除皺紋，其調(diào)整方法如下：

4.1.1調(diào)整壓邊力的大小

魔當(dāng)皺蜘紋在也制件適四周誕均勻淺產(chǎn)生判時(shí)，兄應(yīng)判式斷為摩壓料亞力不貨足，條逐漸咽加大聾壓料源力即略可消炕除皺篇紋。等當(dāng)拉子伸錐扭形件血和半灶球形瞇件時(shí)尼，拉詳伸開(kāi)寺始時(shí)垃大部燭分材渣料處挨于懸誼空狀邪態(tài)．恥容易敲產(chǎn)生撐側(cè)壁歐起皺晝，故殘除增歲加壓真邊力柏外，木還應(yīng)夏采用易增加譜撿伸右筋來(lái)根增大陷板內(nèi)圣徑向耍拉應(yīng)疏力，吊消除則皺紋恐。

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