片狀弧形結構件成形回彈控制

本文摘選自《模具工業》2014年第11期

作者：鮮光斌，羅琳

（奇瑞汽車股份有限公司）

製件成形存在的問題

1

圖1為片狀弧形結構件，材料為B340/590DP，料厚1.2mm，該製件拉深深度淺、角度大，在成形中容易產生回彈，部分區域（見圖2所示橢圓區域）回彈量達到14mm以上，導致製件在焊接匹配過程中存在干涉和間隙問題，如圖3所示。

圖1弧形結構件二維圖

圖2 製件成形回彈區域

圖3 製件在焊接匹配中出現的問題

製件成形時回彈產生原因

2

經分析，引起製件成形時回彈主要因素如下：

01

製件結構特徵

製件呈片狀弧形結構，且弧形角度大，成形深度淺，整個片狀體上沒有設置一個加強筋，不利於保證製件強度，因此容易產生回彈。圖4所示為無加強筋的製件三維模型。

圖4 無加強筋的製件三維模型

02

製件材料及厚度

由製件材料B340/590DP、料厚1.2mm可知，製件的成形屬於高強度、高厚度鋼板成形，成形性較差，容易產生回彈。

03

CAE分析水平欠缺

由於CAE分析人員的設計水平不夠，現場實際經驗不足，對回彈問題缺乏深刻認識和處理經驗，未能及時改善衝壓工藝和模具設計以防止製件成形時回彈；或者CAE軟體分析精度不夠，未能精確分析出製件實際的反彈量，從而不能對回彈問題進行預防處理。

04

衝壓工序不合理

製件的衝壓工序為：①落料；②彎曲；③整形、沖孔、分切。該衝壓工序有如下缺點：①採用彎曲成形工藝，成形力相對較小，導致製件成形不充分，從而產生回彈；②由於製件先整形後分切，分切後製件會恢復自由狀態，不受任何約束力，從而容易產生回彈。

圖5 整形模結構

05

整形工藝不合理

圖5所示為製件整形模結構，由圖5可見，製件在模具上的擺放角度並不合理，這樣會導致製件弧形段受力不均，甚至部分區域受不到整形力，影響整形效果。此外，製件部分型面未布置斜楔機構進行側整形，是導致整形效果不明顯的主要原因。

製件成形時回彈控制措施

3

針對製件的成形特點，採用如下措施減少製件成形時回彈：

01

增設加強筋，提高製件強度

在考慮布置焊點的前提下，在製件避開焊點的位置儘可能多地增設加強筋，以提高製件強度，減少製件成形時回彈。圖6所示為帶有加強筋的製件三維模型。

圖6 帶有加強筋的製件三維模型

02

採用熱壓成形工藝

隨著車身輕量化的要求，在車身設計中採用高強度、高厚度鋼板已成趨勢，但高強度、高厚度鋼板的成形性較差，容易產生回彈，因此可在條件允許的情況下採用熱壓成形工藝，以提高製件成形性能。

03

提高CAE分析水平

一方面要讓CAE分析人員多去現場了解模具的實際結構、衝壓工藝和機床設備等情況，提高CAE分析人員的水平；另一方面使用模擬過程更真實、精確度更高的CAE分析軟體，不斷提高製件成形分析的精確度，以便提前預防製件成形時回彈，對相應的模具結構和衝壓工藝進行優化。

04

優化衝壓工序

優化後的製件衝壓工序為：①拉深；②修邊+側修邊；③修邊+側修邊；④分切；⑤整形+側整形+沖孔。該衝壓工序的優點為：①拉深工藝能保證製件充分成形，把原彎曲成形工藝改為拉深工藝，是因為拉深模採用壓邊圈壓住板料，在拉深過程中對製件施加的力比彎曲工藝更大，製件的塑性成形更好，能確保製件的拉深成形更充分、成形到位；②將原工序中的先整形後分切改為先分切後整形，即在製件恢復到自由狀態後再進行整形，這樣能很好地控制製件的回彈。

圖7 製件旋轉一定角度後在整形模上的擺放狀態

05

優化整形工藝

為保證製件整形到位，控制製件回彈，提高製件精度，要求整形工序衝壓方向上沒有負角。因此，要想讓整形效果達到理想狀態，需要將製件在模具上旋轉一定角度，以確保製件在整形過程中受力均勻。製件旋轉一定角度後在整形模具上的擺放狀態如圖7所示，此時製件在整形過程中所受整形力更大，能有效控制製件回彈，提高製件精度。此外，在整形模上增加側整形工藝，採用斜楔機構對製件弧形段進行側整形，能有效提高製件整形效果。

微信編輯：野牛

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