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汽車加油口鉸鏈安裝盒拉伸成形

發布時間:2017-06-11瀏覽次數:來源:靈芝機械

1.引言
組成汽車車身以及底盤的鈑金零件,一般情況下可以分為外覆蓋件、內覆蓋件、結構件、加強件等。其中有一部分結構件、加強件外形尺寸較小,但空間形狀較復雜。這樣的汽車鈑金零件在汽車模具設計與制造中,往往很難通過落料、壓型的工藝來獲得合格的工序件以及產品,需要通過拉延然后修邊、翻邊的工藝來實現。其中,有些零件在成型工藝中僅僅通過一次拉延的成型工藝很難能夠實現,需要設計制定兩次拉延的成型工藝或者一次拉延+二次成型的工藝才能夠成型到位,獲得合格的產品。其中,汽車加油口組件中加油口鉸鏈安裝盒就屬于這種零件,本文以某款SUV汽車的加油口鉸鏈安裝盒作為案例并結合CAE分析來闡述汽車加油口鉸鏈安裝盒兩次拉延或者一次拉延+二次成型工藝的設計與制定。
2.零件的相關參數及形狀分析
零件名稱:某款SUV汽車加油口鉸鏈安裝盒;零件所用材質:DC06,料厚0.8mm;零件外形尺寸:長寬高約268mm*165mm*122mm。如圖1所示,該零件有些類似冷沖壓模具中的盒形件,零件尺寸較小,但空間形狀變化較大,零件底部法蘭R角也很小,只有3mm。

3.設計制定二次拉延或者一次拉延+二次成型的工藝及CAE分析
3.1方案一,設計制定二次拉延的成型工藝及CAE分析
汽車加油口鉸鏈安裝盒二次拉延工藝的基本原則:
1.第一次拉延的深度盡可能的深;
2.兩次拉延的壓邊面在沖壓方向即Z值方向上可以存在高度差,但壓邊面的形狀最好是一樣的;
3. 兩次拉延的拉延筋在各自壓邊面上的位置最好是一樣的;
本文案例汽車加油口鉸鏈安裝盒的二次拉延成型的工藝基于Autoform中幾次修改、完善并分析后最終確定。第一次拉延及第二次拉延的工藝分別如圖2和圖3所示。

3.1.1第一次拉延和第二次拉延工藝的主要設計參數
第一次拉延工藝的主要設計參數:第一次拉延的深度為距離產品底部法蘭面5mm左右,產品剩下的5mm左右的形狀將在第二次拉延中拉延到位;第一次拉延的?谌肽=谴笮,R=7mm; 
第二次拉延工藝的主要設計參數:兩次拉延的壓邊面形狀是一樣的,但在沖壓方向Z方向上存在10mm的高差?紤]到第一次拉延后毛坯的邊緣有一部分已經流入到拉延筋以內,因此在第二次拉延中設計了能夠調節進料阻力的拉延檻。同時考慮到,第二次拉延時上工序件的定位,要保證兩次拉延工藝的拉延筋在各自壓邊面上的位置是一樣的,因為第一次拉延后的工序件在二次拉延時將依靠壓邊面上的拉延筋形狀做定位。兩次拉延工藝的對比及主要設計參數情況如圖4、圖5所示。

3.1.2第一次拉延和第二次拉延工藝的CAE分析結果
CAE分析主要參數:CAE分析時,第一次拉延的壓邊力為30T,第二次拉延的壓邊力為10T。兩次拉延工藝的CAE分析結果分別如圖6和圖7所示。

如圖6和圖7所示,一次拉延后的CAE結果,總體上是比較理想的,拉延后產品型面的減薄率沒有超過18%,不過壓邊面存在起皺的現象;二次拉延后,局部的法蘭面存在起微皺情況,以及局部型面減薄率超過20%,需要進行調整拉延檻高度以及壓邊力,以控制型面減薄率不能超過18%。
更重要的是,我們需要分析出,一次拉延后產品型面減薄率并沒有超過18%,但二次拉延后產品同樣地方的型面減薄率卻進一步增大,并且超過了20%的原因。
關于二次拉延減薄率增大的分析:在CAE中,通過以截面的形式觀察二次拉延的成型過程發現,在拉延到底前8mm左右,即二次拉延開始時,因凸模部分和凹模部分還沒有完全接觸,因此成型時材料的流動有一部分是來自二次拉延凸模對應的一次拉延的工序件,也就是說,一次拉延后的工序件,也參與了二次拉延成型時材料的流動,因此,導致了二次拉延后產品局部型面減薄率進一步加大。二次拉延成型過程截面分析情況如圖8所示。

如上所述,在設計制定二次拉延的工藝時,務必要考慮第二次拉延時造成的產品減薄率進一步增大對最終CAE結果的影響。
3.2方案二,設計制定一次拉延+二次成型的工藝及CAE分析
本文3.1方案一中,CAE分析時,第一次拉延的壓邊力為30T,第二次拉延的壓邊力為10T。本文零件的模具,客戶要求按照一模兩腔的工藝進行模具設計,即兩次拉延的工序必須在同一套模具、同一臺壓力機上工作,而在同一臺壓力機上,兩次拉延的壓邊力很難實現一致。如果考慮到第二次拉延時使用氮氣缸作為壓力源,則會造成模具成本上升?紤]到以上因素,我們需要進一步設計、優化該零件二次拉延成型的工藝,以滿足客戶實際生產的需要,最終設計制定了一次拉延+二次成型的工藝。
3.2.1一次拉延和二次成型的工藝設計
設計制定一次拉延+二次成型工藝的主要出發點:
1.實現客戶一模雙腔的沖壓工藝要求;
2.優化3.1.1方案一,二次拉延時,產品型面減薄率進一步增大的情況;
3.優化3.1.1方案一,一次拉延時,壓邊面起皺的情況;
設計制定一次拉延+二次成型工藝的關鍵點:
1.將3.1.1方案一的二次拉延改為二次成型,不在使用壓邊圈,而是增加壓料體壓料,以便控制二次成型時第一次拉延工序件的走料,能夠解決3.1.1方案一中二次拉延時減薄率進一步增大的情況;同時,二次成型時取消了壓邊圈,不再使用壓力機的頂出裝置,順利實現一模雙腔的沖壓工藝要求;
2.優化3.1.1方案一的一次拉延的壓邊面,將壓邊面降低, 能夠有效的消除起皺現象,并將一次拉延的凸模?诰向外擴大,將產品未拉延到位型面展開后的工藝補充面也包含在一次拉延的凸模部分,以便控制最終成型后產品法蘭面的起皺情況;
3. 二次成型取消壓邊圈后,需要設計能夠起到調節進料阻力的結構,二次成型時設置類似于拉延工藝中的拉延檻,其深度比壓邊面低10mm左右,目的是在實際生產中,可以通過改變拉延坎的高度控制成型時材料流入成型凹模的速度;
依據以上分析,最終設計制定出的一次拉延+二次成型的工藝如圖9和圖10所示。

3.2.2一次拉延和二次成型工藝的CAE分析結果
CAE分析主要參數:CAE分析時,第一次拉延的壓邊力為25T,二次成型的壓料力為3T。一次拉延和二次成型工藝的CAE分析結果分別如圖11和圖12所示。

如圖11和圖12所示,第一次拉延后的CAE結果,總體上是比較理想的,而且比3.1.1.第一次拉延后效果要好一些,起皺現象明顯的降低,拉延后產品型面的減薄率也沒有超過18%;第二次成型后,成型效果同第3.1.1第二次拉延后差不多,更重要的是,因為在第二次成型時設置了壓料體壓料,因此避免了第一次拉延后的工序件,在第二次成型時因材料的流動而導致的進一步的減薄。在實際生產中,可以進一步調整拉延坎的高度來控制走料速度,以控制產品型面減薄率不超過18%。二次成型的CAE截面分析情況如圖13所示。

3.2.3實際生產出的零件
實際生產出的工序件及樣件如圖14所示,分別為一次拉延工序件,二次成型工序件以及修邊沖孔側沖孔后(修邊線為激光切割)的樣件。

4.總結
綜上所述,本文以實際的案列并結合CAE分析闡述了汽車加油口鉸鏈安裝盒的二次拉延和一次拉延+二次成型工藝的設計與制定。由于各種汽車的加油口鉸鏈安裝盒的形狀有所不同,以及客戶對模具沖壓工藝的要求不同,因此,我們在制定汽車加油口鉸鏈安裝盒成型工藝時需要根據零件的具體情況,以及盡可能的滿足客戶的不同需求來設計出更合理的工藝及模具。

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