图1所示为某车型顶盖后部外板，外形长宽尺寸为1300mm×323mm，其外观面质量要求高，且四周均为搭接面，尺寸匹配要求也较高。零件后部有一处U形结构，此处凹槽较深且为匹配面，精度要求高。由于零件形状的特殊性，为保证零件成形的平面度及回弹量，必须选择合理的成形方案及适当的回弹补偿方案，保证零件的成形质量。
根据零件的使用条件，要求成形零件外观无起皱、开裂、压伤、麻点，四周匹配面符合公差，U形结构位置无起皱，翻边平面度及匹配公差符合技术要求，并具备一定的刚度。根据零件的使用条件，要求成形零件外观无起皱、开裂、压伤、麻点，四周匹配面符合公差，U形结构位置无起皱，翻边平面度及匹配公差符合技术要求，并具备一定的刚度。
零件材质为DC01，料厚为0.9mm，DC01材料为汽车覆盖件中常用的冷轧成形钢，材料参数如表1所示，具有较好的刚度，但是成形性不好。
结合工作经验，设计工艺补充数模如图2所示，分别表示为零件型面、工艺补充型面和压料面。
顶盖后部外板为外观件，多为大曲率面，中心对称且无其他形状，拉深后易出现较大回弹，且左右回弹量不一致。回弹会影响四周匹配面的变化，导致与其他零件匹配时出现面差问题，影响焊接总成质量。零件后部较突出的U形结构不能在拉深工序完成，需在整形工序完成，U形区域深度较深，在整形过程中易造成顶部型面变形。综上所述，为保证零件左右两侧的一致性，零件拉深时必须保证左右两侧材料流入量一致；因拉深筋的高度和压边力直接影响拉深件的成形质量，为减小零件回弹必须设置合理的拉深筋，确定拉深筋高度及数量，设定合适的压边力，使零件充分塑性变形。
图3 拉深筋设置
（a）A、B区域
（b）C区域
（c）D、E区域
（d）F、G区域
图4 拉深筋参数
应用AutoFormR7对顶盖后部外板拉深过程进行成形性分析。根据冲压理论和经验初步确定压边力为1300kN，冲压力为6500kN，板料尺寸为1580mm×650mm，摩擦因数f=0.15。如图3所示，在前后侧设置2条拉深筋，左右侧为单条拉深筋，其中实线区域根据经验并结合成形深度设置不同拉深筋高度，虚线区域为过渡区域，具体拉深筋参数设置如图4所示。
对零件进行拉深分析，第一次模拟成形结果如图5所示，零件前后侧有开裂风险（见图5椭圆处）。
（a）压边力1100 kN
（b）压边力1000 kN
图6 2种压边力成形的模拟结果对比
调整压边力，采用1100kN和1000kN的压边力进行模拟分析，结果如图6所示，无开裂风险。
（a）压边力为1300kN时零件所受主应变
（b）压边力为1300kN时零件所受副应变
（c）压边力为1100kN时零件所受主应变
（d）压边力为1100kN时零件所受副应变
（e）压边力为1000kN时零件所受主应变
（f）压边力为1000kN时零件所受副应变
图7 3种压边力成形时主、副应变模拟结果对比
分别比较零件所受主、副应变的成形云图，如图7所示，主应变大于0.03为黑色区域，其中，零件在压边力为1300kN时黑色区域最大，压边力为1100kN时黑色区域大小次之，压边力为1000kN时黑色区域最小；副应变大于0为黑色区域，其大小在3种压边力下成形的结果基本相同。按以上分析结果综合考虑，最终压边力采用1100kN。成形零件为外观件，不易定位，综合考虑确定冲压方向后采用斜楔整形。整形方案拟采用以下2种方案，模具结构简图如图8所示。
（a）方案一
（b）方案二
图8 2种方案的模具结构简图
直接整形，采用上部压料、下部自由状态整形的方式成形。优点：模具结构简单，制造成本低；
缺点：下部自由状态整形，稳定性差，零件可能产生起皱，导致匹配面不平整，影响零件成形质量。
优点：由于下部采用压料整形，对板料有一定的约束力，起皱的可能性较小，零件成形质量高，稳定性好；
缺点：模具增加侧压料，结构复杂，制造成本高，对调试要求较高。
运用AutoFormR7分别对方案一和方案二进行整形分析。方案一：设置压料块压力240kN，摩擦因数f=0.15；方案二：设置压料块压力240kN，侧压料块压力15kN，摩擦因数f=0.15。
（a）整形到底前2 mm
（b）整形到底
图9 方案一分析结果
2种方案的分析结果如图9和图10所示。从2种方案分析结果看，方案一由于零件下部分为自由状态，在整形过程存在起皱现象（见图9（a）），整形到底后起皱现象依然存在（见图9（b）），起皱区域出现在零件外观面，且此处存在匹配关系，不允许存在起皱现象；方案二由于设置侧压料块，零件下部分受到侧压料块的约束，在整形过程中未出现起皱现象（见图10（a）），整形到底后也没有起皱（见图10（b）），零件成形质量良好，符合要求。
（a）整形到底前2 mm
（b）整形到底
图10 方案二分析结果
综合以上分析结果，为保证零件成形质量采用方案二成形。采用AutoFormR7计算第一次修边后自由回弹和整形后自由回弹。第一次修边后自由回弹结果如图11所示，最大回弹量约0.54mm，整形区域最大回弹量1.9mm，零件左右两侧回弹数值差距在合理范围内，零件最大回弹区域在整形部位，不考虑此处回弹，在非整形区域零件回弹量符合要求，此工序回弹结果良好，可进行下一步分析。
图11 第一次修边后自由回弹
图12 整形完成修边后自由回弹
整形完成后修边自由回弹结果如图12所示，上部非整形区域最大回弹量为0.8mm，符合要求；在整形部位两端回弹量最大达到8.6mm，中间回弹量较小为2.8mm。由于此处整形深度较深且整形形状为U形，在整形过程中应力应变存在不确定性，零件成形达不到材料的屈服点，没有发生塑性变形，多为弹性变形，最终出现较大回弹；从回弹结果看零件左右两端回弹量的差距很小，最终判定此回弹结果合理有效，可以进行下一步工作。根据图12的回弹结果进行分析，由于零件两端与中间回弹量不同，判定此处并不是简单的角度回弹，采用截面检查方式分别在零件中间和两端取多个截面，测量具体回弹数值，结果如图13所示。
（a）选取截面
（b）A-A截面
（c）B-B截面
（d）C-C截面
图13 零件不同截面的回弹数值
图14 补偿方案
图15 补偿后回弹量
因零件两端回弹量基本相同，可采用对称补偿，根据图13所示的回弹数值，在整形数模中进行反向变形，补偿方案如图14所示，利用AutoFormR7再次进行回弹分析，与零件数据进行比对，回弹量如图15所示，非整形区域补偿前后的回弹量无变化，整形区域回弹量由最大的8.8mm减小到0.75mm，补偿后零件回弹量符合要求，达到预期效果。
图16 调试工艺卡
图17 调试后拉深件
制造模具零件时采用回弹补偿数据，拉深参数依据调试工艺卡执行，调试工艺卡如图16所示，必须保证与设计参数一致。调试后拉深件如图17所示，由于整形工序预先进行补偿，调试后全工序件一次合格率达90%以上，零件成形质量达到要求。
(文章转载于网络、仅供学习分享，如有侵权请联系删除)
潇洒模具目前开设课程：2D五金模具设计培训、3D汽车模具设计培训，冲压模具设计培训、UG塑胶模具设计培训、Pore产品设计培训、CNC数控编程培训、北京精雕、Zbrush圆雕设计培训、Solidworks产品设计培训、数控加工CNC电脑锣操机、AutoformR7工艺分析、UG/PressCAD外挂、AutoCAD等学历提升课程供君参观参考，找李老师免费试学。
试学电话：13018636633（微信同号）QQ:1740467385
学习网址：https://www.xs1616.com
免责声明：
1；所有标注为智造资料网zl.fbzzw.cn的内容均为本站所有，版权均属本站所有，若您需要引用、转载，必须注明来源及原文链接即可，如涉及大面积转载，请来信告知，获取《授权协议》。
2；本网站图片，文字之类版权申明，因为网站可以由注册用户自行上传图片或文字，本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权，如果侵犯，请及时通知我们，本网站将在第一时间及时删除，相关侵权责任均由相应上传用户自行承担。
内容投诉智造资料网打造智能制造3D图纸下载,在线视频,软件下载,在线问答综合平台 » 汽车模具设计：顶盖后部外板成形分析及回弹补偿研究
