拼焊车门内板冲压成形性分析

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1、拼焊车门内板冲压成形性分析发表时间：2009-2-25余海燕高云凯朱文峰来源：万方数据关键字：钣金设计拼焊板车门内板冲压成形性成形极限图信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享首先介绍了采用不等厚拼焊板的车门内板在冲压成形过程中出现的问题；接着对缺陷区域进行主应变测量和安全成形裕度预测。结果表明，车门内板出现破裂和起皱的主要原因是拉延筋阻力不足和厚、薄两侧板料的流动阻力不均。最后提出采取局部调整拉延筋阻力和压边力等措施来改善车门内板冲压成形性。   图3(a)和图3(b)分别为该车门内板薄侧(0.7mm)和厚侧(1.6mm)各关注区域的主应变在成形极限

2、图(FLD)中的位置，其中图3(a)中只显示了A、B、D区的数值，图3(b)中显示了B、C、D区的数值，这是因为A区板厚为0.7mm，C区板厚为1.6mm，而B区和D区分布在焊缝两侧，故同时包含0.7mm和1.6mm的区域。   由图3(a)可知，在薄侧，A区和B区应变测量点比较接近FLC的(0，ε10)点，安全成形裕度约为5％；D区应变数据点已超过起皱趋势线，有起皱趋势。由图3(b)可知，C区有起皱趋势，且这3个关注区域的应变均很小，聚集在FLD的底部，这说明较强的厚板侧没有得到充分变形，变形集中到较弱的薄板侧，带来厚板侧和薄板侧变形的不均匀。图3车门内板

3、成形极限图(FLD)   图4为车门内板关注区域的厚度减薄率，共测了4个试件。图4车门内板最大板厚减薄率   由图4可知，A区和B区减薄率较大，最大值达到32％，破裂的可能性较大，这与FLD图分析结果相同。C区和D区减薄率较小，结合FLD图可知，这2个区域的起皱危险较大。3成形性改进建议   由前述成形性分析可得：焊缝两侧板料变形的不均匀性是该车门内板出现破裂和起皱的主要原因。调整材料局部流动阻力可协调材料变形的均匀性，从而最终改善拼焊板常出现的破裂和起皱问题。可从以下几个方面考虑。   (1)图2(a)所示A区域的板厚减薄严重的问题，主要原因是由于此处拉深

4、深度较大，板料流动阻力过大，因此减小流动阻力的方法均能改善此处的冲压成形性，如局部减小拉延筋的深度，加大拉延筋圆角半径，或增大脱模角度。   (2)图2(b)所示B区域焊缝薄侧板料破裂问题，根本原因是板厚差带来的焊缝两侧厚板变形小和薄板变形大，这种变形的不均匀性会带来焊缝向厚侧偏移，严重时就产生了薄侧板料开裂。要改善此处成形性需要控制促使材料不均匀变形的因素，如焊缝平行于拉伸方向、减小板厚差、让薄板尽可能多地分布于变形区、让焊缝远离变形量较大的部分等。   (3)图2(c)和图2(d)所示C和D区域的微元体应力状态如图5所示，σ1为冲压产生的拉深力，σ2为材

5、料挤压产生的切向压力，σ3为板厚方向压边或模具接触产生的法向力。图5C区和D区的微元体应力状态   由于板料厚度较小，根据压杆失稳的基本原理可知，板料在切向极易发生失稳，从而产生起皱，如图2(d)所示法兰区和工艺补充面处均发生了起皱。要解决这个问题可采取2种方法(1)局部增大法兰区拉延筋阻力，即增大σ1的值，使σ2挤压产生的多余材料向别处转移，可通过增加拉延筋深度或开设两条拉延筋的方法达到；(2)增大σ3，抑制材料在板厚方向的堆积，从而减少起皱，这需要增大此处压边力。4结论   (1)文中测量的车门内板安全成形裕度约为5％，最大厚度减薄率为32％；主要成形问

6、题表现为A区和B区板料减薄严重，C区和D区起皱严重。   (2)建议通过以下措施改进该车门内板的冲压成形性：A区需要局部减小拉延筋的深度，加大拉延筋圆角半径；对B区尽可能使焊缝平行于拉伸方向、减小板厚差、让薄板尽可能多地分布于变形区、让焊缝远离变形量较大的部分；C区和D区可采用局部加大拉延筋阻力，局部增大压边力的方法减少起皱。   (3)拼焊板的成形极限相关理论和试验方法需要进一步研究。