汽車縱梁成形回彈如何做補償

當前高強度鋼板廣泛應(yīng)用于車身上，但由于高強度鋼板成形性能差、成形后回彈嚴重等缺點，對模具的工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。同時，回彈問題的存在會影響沖壓件的尺寸精度和表面質(zhì)量，影響車輛裝配質(zhì)量。影響回彈的因素涉及材料性能、鈑金件造型和沖壓方案。

針對某型汽車縱梁的回彈問題，利用 AutoForm 軟件分析了上述因素對其沖壓回彈的影響，并根據(jù)回彈補償后的模具型面設(shè)計并加工模具。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

1 回彈原理及控制 1.1 板料卸載回彈原理 回彈產(chǎn)生的原因主要包括兩個方面：一是在沖壓加載過程中，金屬板材的內(nèi)外表面和中心不同時進入 塑性變形狀態(tài)，當負載消失時，將會向相反的方向反 彈；二是彈性變形始終貫穿在塑性變形過程中，卸荷后彈性回彈。研究回彈問題，應(yīng)該考慮壓模間隙、摩 擦因數(shù)、材料特性、拉延筋和其他因素的影響。1.2 板料沖壓成形回彈控制 金屬薄板沖壓成形的回彈控制方法分兩種：一種 是工藝控制方法，從影響回彈的諸多因素入手，通過優(yōu)化材料性能、減少凹凸模間隙、增加拉延筋、增加壓邊力等工藝方法來減少回彈，但無法消除；另一種是模具補償方法，通過預(yù)測回彈量和實驗測量來預(yù)先修正模具，使得回彈后沖壓件的形狀滿足設(shè)計要求。在實際應(yīng)用中，模具補償法可以有效解決回彈問題， 此次研究將這兩種方法結(jié)合運用。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

2 汽車縱梁的拉延成形及回彈數(shù)值模擬文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

2.1 汽車縱梁的 UG 模型 某汽車縱梁產(chǎn)品的 UG 模型見圖 1，文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

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較大的尺寸、 較厚的金屬板、復(fù)雜的形狀結(jié)構(gòu)和較高的成形精度是某汽車縱梁產(chǎn)品模型的顯著特征，可將該模型作為一 般拉深成形的特例進行模擬與分析。為了降低汽車的車身質(zhì)量，常采用大尺寸汽車梁和較薄的高強度鋼板材料，所以回彈現(xiàn)象變得特別明顯，因此，如何最大限度地減少回彈成為研究的重點。2.2 縱梁板料參數(shù)縱梁板料為雙相鋼 B340/590DP1.6，其力學性能參數(shù)見表 1。運行 AutoForm 軟件的自動成形模塊對數(shù)值模擬參數(shù)進行設(shè)置，通過偏置創(chuàng)建出凸模與壓邊圈參數(shù)并設(shè)置凹模參數(shù)，采取壓邊力控制法，凸模移動速度為 5000 mm/s，壓邊力為 2350 kN，摩擦因數(shù)取 0.15。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

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2.3 未進行回彈補償時板件的回彈分析 由于汽車縱梁的非對稱性，無法減少計算量，因 此采用完整模型進行回彈模擬。板料厚度 1.6 mm，汽 車縱梁未進行回彈補償模擬結(jié)果見圖 2，其中圖 2 所 示的最大回彈量達到 13 mm，表明存在成形缺陷。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

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2.4 進行回彈補償時板件的回彈分析 基于 AutoForm 分析得到的回彈結(jié)果，針對汽車縱梁的多工序采取多次補償，最終達到合格要求，如 圖 3 所示。文章源自好焊孫輝博客 http://www.surpass-tech.com.cn好焊孫輝-http://www.surpass-tech.com.cn/weldgyzb/autochongya2024111240.html

3 基于計算機輔助工程的回彈補償技術(shù) 高強鋼板制件的回彈控制主要從以下 3 個方面 入手，任何方面的出錯都將導(dǎo)致回彈控制出現(xiàn)失真、 失控，因此這 3 個方面都必須進行嚴格控制。文中以 高強板雙向鋼 B340/590DP 料厚 1.6 mm 的縱梁為例進行詳細闡述。3.1 前處理 前期的工藝分析精度設(shè)置、工具體剛度 Tool Stiffness 設(shè)置、壓力設(shè)置、工序的設(shè)置、回彈之后的 工序重力加載設(shè)置、實體筋設(shè)置等必須進行嚴格設(shè) 置，以確保分析得到的結(jié)果真實有效，為回彈補償提 供指導(dǎo)依據(jù)。1）精度設(shè)置時，必須在 FV 中更改相應(yīng)框選的 參數(shù)，結(jié)果輸出全部打開 All on，除去熱成形溫度選 項，滑移線手動設(shè)置 100 mm。2）工具體剛度（Tool Stiffness）設(shè)置，所有彈性 原件包括壓邊圈、壓料板均需要設(shè)置剛度值，不能完 全使用默認值 50 MPa/mm，剛度設(shè)置見表 2。

3）壓力設(shè)置，初步分析需要先使用 Force Controlled，p=3 MPa，算出一個初步的成形力，然后調(diào) 整到額定的壓力噸位（Constant Force），使用此噸位進 行壓邊圈閉合確認，看壓邊力有無增加，最后使用 Spring Controlled 確保到拉延過程壓邊力不自動增加， 到底前 5 mm 左右可允許有波動，此時壓邊力最準確。4）工序的設(shè)置，需要和 DL 排布完全一致，避免 分析時的工序排布與實際不一致造成回彈補償失真。

5）回彈之后的工序重力加載需要設(shè)置，目的是 擬現(xiàn)場實際放件的過程。6）拉延筋按以下標準設(shè)置后轉(zhuǎn)換成實體筋進行計 算，后期的加工數(shù)據(jù)直接使用計算結(jié)果而不再更改。3.2 回彈補償階段 當分析結(jié)果顯示沒有起皺、開裂等問題后，根據(jù)制件的工序內(nèi)容和各工序件的回彈要求對整形工序進 行回彈補償，修邊工序進行符型補償，并用補償后的面進行計算，以確保制件回彈控制在公差范圍內(nèi)。

Op10 拉延工序?qū)斆孢M行了補償，黃色為產(chǎn)品 面，淺藍色為加工面，如圖 5 所示。Op20 修邊工序進行了符型補償，局部進行了避空處理。黃色為產(chǎn)品 面，淺藍色為加工面，如圖 6 所示。Op30 翻邊工序 對翻邊面進行了補償，黃色為產(chǎn)品面，淺藍色為加工 面，如圖 7 所示。Op40 側(cè)整形工序?qū)χ萍M行了全型面補償，并將回彈值控制在公差范圍內(nèi)。黃色為產(chǎn)品面，淺藍色為加工面，如圖 8 所示。

3.3 現(xiàn)場調(diào)試階段 現(xiàn)場調(diào)試過程中只允許對模具型面進行輕微打磨，不允許使用砂輪機對模具進行打磨。通過嚴格控制，對現(xiàn)場出件進行掃描驗證，測量結(jié)果顯示誤差在 可控范圍內(nèi)，經(jīng)過進一步的局部改動即可達到制件合格率，如圖 9 所示結(jié)論 1）對某型汽車縱梁在多步成形工藝有限元分析的基礎(chǔ)上進行沖壓試驗，試沖出的產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求，數(shù)值模擬與試驗結(jié)果表明設(shè)計的多步成形工藝方案可行。2）經(jīng)過多次回彈補償，縱梁的最大回彈由補償前的 13 m 減小至±0.5 m 以內(nèi)，回彈補償效果較為顯著。回彈補償?shù)膽?yīng)用使回彈量得到了嚴格的控制，提高了縱梁的成形精度。