CN115582478A - 一种控制铝制平板件回弹工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制铝制平板件回弹工艺，采用合理的工艺造型，调节拉延深度、拔模角、工艺补充圆角等参数，灵活控制进料速度，改变拉延成型过程中板料内部应力应变，解决制件回弹大的缺陷，缩短了模具开发周期，能够大幅减少调试工作量，缩短整改周期，保证在生产过程中成形质量，降低拉延成形产生回弹的风险，有效避免实际生产中因噪音变量的影响造成的废品，提高批量生产稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及冲压模具领域，具体涉及一种控制铝制平板件回弹工艺。
背景技术
汽车有70％的油耗是消耗在车身重量上，因此，汽车轻量化被广大的汽车制造商认为是降低油耗的一个重要指标。随着汽车工业进步，铝合金代替钢板件作为汽车板金件，已经被许多汽车制造商所采用，并应用于高级轿车的车身生产中，钢铝混合车身是兼顾性能、安全、成本和重量、是实现轻量化的有效途径之一，白车身发展趋势已从单一钢板车身向钢、铝、复合材料的混合车身发展。
铝制平板件与车身骨架多个加强梁类件同时搭接，作为连接性功能件，对于制件的平度和尺寸精度有较高要求，由于与车身骨架搭接的铝制平板件造型特点，一般为长度方向大于3倍以上宽度方向，且造型相对简单，长度方向上刚性较差，同时铝板本身特性的原因，如附图1所示，铝板的弹性模量为钢板的1/3，这就是铝板回弹较大的根本原因。制件冲压过程中回弹较大且难控制，尺寸精度不易满足搭接要求。造成这种尺寸精度偏差的主要原因是制件在拉延过程中长度方向与宽度方向上受力不同，板料内部单元形成不同的残余应力，释放应力后两个方向的收缩大小不一致，造成较大的回弹量。
文献公开了一种冲压模具中的锁死筋及其应用，包括冲压上模具和冲压下模具，冲压上模具和冲压下模具的边缘处设置有锁死筋，锁死筋为首尾相连的封闭结构；锁死筋包括设置在冲压上模具内侧的凸块，和设置在冲压下模具内侧的凹槽，凸块嵌入设置在凹槽内，并使冲压上模具和冲压下模具内的材料锁死在内部空腔中，提供一种冲压模具用的拉延筋形式，合适的拉延筋能增加板料变薄量，增大进料阻力，优化成型状态，防止板料起皱。
现有的制件成型工艺理念，在拉延成型过程中，要求外部约束保证制件不开裂情况下，尽可能加强，以提高制件的塑性应变，这样导致制件长度方向与宽度方向受力不同，回弹较大；在整改阶段通过模具烧焊或者降铣的方式对尺寸精度进行后期的重新加工满足搭接要求。传统技术解决尺寸问题需要对模具进行烧焊和加工，对模具质量和使用寿命造成影响。同时由于二次加工增加了人工和制造成本，延长了模具的制造周期，而且不能保证彻底消除回弹。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，构思了一种控制铝制平板件回弹工艺，采用合理的工艺造型，调节拉延深度、拔模角、工艺补充圆角等参数，灵活控制进料速度，改变拉延成型过程中板料内部应力应变，解决制件回弹大的缺陷。
实现本发明采用的技术方案是：一种控制铝制平板件回弹工艺，设计拉延模工艺造型时，其特征是，首先，将铝制平板件边界线沿与铝制平板件相切方向向外延伸，延伸长度为3～10mm；然后，在所述铝制平板件相切方向与冲压方向成D°夹角为拔模面，所述的D°夹角为10～30°，所述的拔模面与产品外延面倒圆角为凸模圆角R3，所述的凸模圆角R3为10～30mm，所述的拔模面与压料面倒圆角为凹模圆角R2，所述的凹模圆角R2为15～30mm。
优选地，所述的延伸长度为5mm。
优选地，在所述铝制平板件相切方向与冲压方向成D°为15°夹角为拔模面。
优选地，所述的凸模圆角R3为10mm。
优选地，所述的凹模圆角R2为15mm。
优选地，在所述的铝制平板件长度方向上设置系数0.25～0.35的拉延筋，宽度方向上设置系数0.1～0.2的拉延筋。
优选地，所述的铝制平板件长度方向上的拉延筋与宽度方向上的拉延筋系数比例为0.75。
本发明一种控制铝制平板件回弹工艺的有益效果体现在：
1、一种控制铝制平板件回弹工艺，在工艺设计阶段，采用合理的工艺造型，调节拉延深度、拔模角、工艺补充圆角等参数，灵活控制进料速度，改变拉延成型过程中板料内部的应力应变，解决制件回弹大缺陷，缩短了模具开发周期，降低了对于工作人员的技术要求，能够大幅减少调试工作量，缩短整改周期；
2、一种控制铝制平板件回弹工艺，优化产品改善回弹量，减小工艺设计难度，缩短前期开发时间，保证制件在生产过程中的成形质量，降低拉延成形产生回弹的风险，有效避免实际生产中因噪音变量的影响造成的废品，提高批量生产稳定性。
附图说明
图1是铝和钢的弹性模量之比示意图；
图2是拉延工艺造型参数示意图；
图3是拉延筋参数示意图；
图4是拉延筋位置参数示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-4和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图2所示，一种控制铝制平板件回弹工艺，设计拉延模工艺造型时，首先，将铝制平板件边界线沿与铝制平板件相切方向向外延伸，延伸长度为3～10mm；然后，在所述铝制平板件相切方向与冲压方向成D°夹角为拔模面，所述的D°夹角为10～30°，所述的拔模面与产品外延面倒圆角为凸模圆角R3，所述的凸模圆角R3为10～30mm，所述的拔模面与压料面倒圆角为凹模圆角R2，所述的凹模圆角R2为15～30mm。D°、R2、R3大小需要统筹考虑制件拉延深度X1的情况，三项关键参数决定工艺造型对制件回弹的控制效果。如拔模面D°的角度较大，直接顺延到压料面上会导致凸模轮廓线较大材料利用率低的情况，并且拔模面上会出现起皱的情况，此处造型设计的关键点在于合理的凸模轮廓线和满足要求的成型性，不能出现材料没必要的浪费和拔模面在拉延过程中出现开裂和起皱的现象。
一种控制铝制平板件回弹工艺，制件在拉延成形过程中，板料与拉延工艺造型凸模圆角接触时，板料开始发生弹性变形，当成型到材料屈服强度后开始发生塑性变形，再成型过程中制件长度方向受到的拉应力很小或受压应力，宽度方向上受到的拉应力很大，材料本身的弹性应力不同，当变形约束去除后，由于变形体内的弹性应力的释放而造成的形状变化，这就是常说的制件回弹。制件材料确定后，只能通过工艺手段和产品内部造型优化来改善材料变形区内各部分的应力状态有所不同的情况，从而减轻或消除回弹状态。
如附图3所示，拉延筋主要参数凸筋宽度Wb、凸筋高度h、凸筋圆角半径Rb、凸凹筋间隙C、凹筋宽度Wd＝Wb+2X(t+c)、凹筋深度hd、入模圆角R入、出模圆角Rb和板料厚度t。如附图4所示，压料面内筋紧压宽度B1、内外筋间紧压面宽度B2、凹筋宽度Wd、凹模根部圆角线到内筋中心线的距离W1和内外筋中心线之间的距离W2。
CAE模拟结果中查看材料单元受力情况，理想情况下是板料经过拉延后超过自身屈服点，产生塑性变形并且材料单元四个方向的受力一致，此时制件没有回弹或者回弹较小；但对于长度方向大于3倍以上宽度方向的铝制平板件，材料单元的受力往往都是长度方向受较小的拉应力或压应力，宽度方向上较大的拉应力，此时再修边回弹释放后，长度方向回弹量很大，宽度方向回弹较小，制件翘起比较严重，产生10mm以上的回弹；为改善此类情况的发生，通过调整拉延筋的强度改善材料单元的受力情况，在长度方向上设置系数0.25-0.35的拉延筋，宽度方向设置系数0.1-0.2的拉延筋，两个方向的拉延筋系数比例为0.75最佳。拉延筋主要参数凸筋宽度Wb、凸筋高度h、凸筋圆角半径Rb、凸凹筋间隙C、凹筋宽度Wd＝Wb+2X(t+c)、凹筋深度hd、入模圆角R入、出模圆角Rb，拉延筋系数大小依据板料厚度t调整以上参数得到适合的拉延筋系数，通过CAE模拟验证后优化工艺造型和局部拉延筋系数。同时为了避免用户现场实际生产中因噪音变量的影响造成的废品，压料面的筋紧压宽度要严格按本发明标准执行，内筋紧压宽度B1＝8-12mm，优选12mm；内外筋间紧压面宽度B2＝8mm，拉延筋凸筋宽度Wb＝12-14mm，优选14mm；凹筋宽度Wd＝Wb+2X(t+c)；凹模根部圆角线到内筋中心线的距离W1和内外筋中心线之间的距离W2随B1、B2、Wd设置变动，从而满足拉延压料面拉延筋的紧压宽度最低要求，保证生产稳定性。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种控制铝制平板件回弹工艺，设计拉延模工艺造型时，其特征是，首先，将铝制平板件边界线沿与铝制平板件相切方向向外延伸，延伸长度为3～10mm；然后，在所述铝制平板件相切方向与冲压方向成D°夹角为拔模面，所述的D°为10～30°，所述的拔模面与产品外延面倒圆角为凸模圆角R3，所述的凸模圆角R3为10～30mm，所述的拔模面与压料面倒圆角为凹模圆角R2，所述的凹模圆角R2为15～30mm。
2.根据权利要求1所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，所述的延伸长度为5mm。
3.根据权利要求1所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，在所述铝制平板件相切方向与冲压方向成D°为15°夹角为拔模面。
4.根据权利要求1所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，所述的凸模圆角R3为10mm。
5.根据权利要求1所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，所述的凹模圆角R2为15mm。
6.根据权利要求1所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，在所述的铝制平板件长度方向上设置系数0.25～0.35的拉延筋，宽度方向上设置系数0.1～0.2的拉延筋。
7.根据权利要求6所述的一种控制铝制平板件回弹工艺，其特征是，所述的铝制平板件长度方向上的拉延筋与宽度方向上的拉延筋系数比例为0.75。
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