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1、STAMPING冲压文章编号:1672-0121(2008)02-0061-04汽车冲压件的回弹控制研究黄亚娟1,丘宏扬2(1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510641;2.华南理工大学广州汽车学院,广东广州510800)摘要:介绍了汽车冲压件回弹的影响因素和控制方法。研究了一种基于数值模拟的模具型面回弹补偿方法——位移补偿法,并用一三维件实例对该方法进行了验证,用该方法有效的实现了回弹控制,得到了修正后的型面数据。关键词:机械制造;回弹;冲压件;控制;汽车中图分类号:TG38
2、6.3+1文献标识码:B1引言变形量越大,回弹越小。在形状复杂部位,变形分布在板料成形的最终阶段,随着变形力的消失,成不均匀,在材料内部诱发剪应力,卸载后,这种残余形过程中存储的弹性变形能释放出来,引发内应力应力会使成形件产生回弹。的重组,进而导致零件整体形状的改变,这就是回(2)冲压件结构。冲压件的轮廓形状以及法兰、弹。近些年随着高强度板和铝合金板在汽车上的大侧壁、底部形状都会对回弹产生影响,总的来说,凡量应用,汽车冲压件的回弹控制显得越来越重要[1]。是有利于毛坯产生较大的塑性变形,有利于变形
3、均常用的回弹控制方法可以归结为两类:一是制定合匀分布的结构形状,都有利于回弹的控制。对于一些理工艺,改变应力状态,或使板料发生充分塑性变形状复杂的冲压件,由于各部分变形的相互制约作形,抑制回弹变形的发生;二是利用回弹规律,通过用较大,这种相互制约也会使回弹变得困难。修正型面或模具结构使其形状与期望形状相符或相(3)材料性能。一般来说,回弹变形随着板料厚近。目前,针对回弹的研究有不少,但主要集中在二度t、屈服极限σs的增大而增大,随着弹性模量E和维件,而专门针对汽车冲压件这样的复杂三维件的塑性模量E
4、1、硬化指数n的增大而减小。厚向异性回弹控制方面的研究还较少。系数r对回弹的影响不规律,但在双向等拉且r>1本文对汽车冲压件的回弹控制方法进行了研的情况下,回弹量随r的增大而减小。究,并借助数值模拟方法,通过一个三维件回弹实(4)模具状态与冲压条件。模具间隙、圆角半径、例,研究了一种针对三维件回弹的模具型面修正方拉深筋、压边力、摩擦与润滑状况等都会对回弹产生法——位移补偿法。这一研究对于存在较大回弹问一定的影响。减小模具间隙、增大压边力、增加摩擦题的模具修正是非常有意义的。力、加拉深筋都可以对回弹
5、产生抑制。2.2回弹问题分类2汽车冲压件的回弹问题汽车冲压件中,回弹问题比较突出的主要是以2.1影响回弹的因素下两类零件:产生回弹的原因主要有三个:板厚方向应力差、(1)浅拉深小曲率件。这类零件拉深深度浅,塑塑性变形太小、纵断面的剪切应力和残余应力。影响性变形小,如发动机罩外板、车顶盖、门外板、行李箱回弹的因素有如下几点:盖外板等。这类零件往往是外覆盖件,具有轮廓尺寸期(1)变形性质与变形分布。当毛坯受到的拉力较大、外形平坦、材料薄、表面质量要求高等特点。这类2第年800大时,冲压件的回弹较小,毛
6、坯在变形过程中的塑性零件回弹主要与塑性变形不足有关,控制回弹的办2法:①在板材选用上尽量使用屈服应力小的材料;②收稿日期:2008-01-31设置合适的工艺补充面,通过增加拉深深度、加大材作者简介:黄亚娟(1980-),女,硕士,从事塑性成形及模具计算机技料塑性变形来减小回弹;③调整冲压方向,增加板料术研究与凸模的接触面积,使成形过程中应力分布更均匀;61冲压STAMPING④通过设置拉深筋增大材料塑性变形量。⋯⋯);(2)以弯曲为主要变形方式的类U形件。这类Sbi——第i次成形的回弹量(i=1、
7、2、3⋯⋯)。汽车冲压件外形尺寸通常都很大,又称为大弯曲件,如立柱外板、横梁、纵梁等各种梁结构件。这类零件4回弹补偿实例的回弹控制可以参照一般U形件的回弹控制方法,4.1模型及参数设置例如:加大压边力、修正凸模的弯角与圆角半径、采我们采用如图2所示的三维冲压件,该冲压件用有顶件器的凹模、采用间隙可调的弯曲模、采用弧xz截面呈U形,冲压件底部成梯形,并且底部平面形凸模以及采用加压矫正法等。与xy平面不平行,侧壁部分与yz平面有一定夹角。但是汽车冲压件中的类U形件又与一般的U这种形状的冲压件既能反映小
8、曲率件的回弹特点,形件不同,这类零件通常是三维件,而现有的理论多板料成形后又有较大的回弹变形,既降低了计算成是基于二维U形件,本文在以下的篇幅中将研究一本,又便于观察模具型面设计的效果。种三维件的回弹型面补偿方法。材料采用高强度钢,σy=330MPa,σb=443MPa,δ=32%,n=0.168,r=1.25,t=0.6mm,板料尺寸为400mm×3模具型面修正原Sf2130mm,采用50kN的压边力。Sf34.2型面补偿过程理(图1)SS2b2S(S)df14.2.1第一轮补偿
