某车型后车冲压件调试过程中棱线存在滑移线缺陷的分析

某车型后车冲压件调试过程中棱线存在滑移线缺陷的分析

近年来，随着国产车的增多，消费者对汽车质量的需求也逐渐增加，从最初的步行工具需求转向性能、形状和驾驶安全等需求。各大汽车生产公司也在各方面不断提升整体质量以提高其品牌竞争力1缺陷类，由“棱”引发“棱某轿车生产准备过程中，车后门外板外表面出现了滑移线问题，严重影响冲压件、白车身及整车质量，奥迪特评审等级均为B类缺陷，缺陷状态如图1所示。由滑移线产生的“棱”会与制件内表面棱线位置走料痕迹高度一致，这也是判断缺陷是否是滑移线的一个决定性特征。由于滑移线平行于棱线且其特征为细而窄，所以一般检测滑移线时，使用细砂纸垂直于棱线进行抛光检查。而当滑移线程度较深时，不使用任何手段，迎光目视即可发现滑移线缺陷2滑移线解决方案滑移线的产生是由于板料接触凸模上的棱线产生变形，随着冲压件制件“成型”和“走料”过程，变形区域移出棱线圆角范围并留在制件表面从而产生滑移线。滑移线的产生大多数可以分为3个阶段：1）板料接触凸模上的棱线，产生塑性变形；2）成型过程中在棱线位置的板料发生“走料”时，塑性变形区移出棱线圆角；3）冲压模具行程结束，塑性变形区未被校直。板料经过以上3个阶段，才会最终形成滑移线，这3个阶段也是产生滑移线的必要条件，只要解决其中之一，滑移线问题即可解决。通过以上分析，解决滑移线问题可以从产品、工艺及模具三方面来入手。其中产品方面的更改需要对整车造型进行变动，对于已经给定的产品来说，此方案可行性较低；而模具方面进行局部强压属于被动手段，只有在工艺无法避免滑移线产生的情况下才选择此方案，而且此方案一般只能减轻滑移线，消除滑移线的可能性较低；所以，滑移线的问题大多在工艺设计方面进行识别及解决。文章通过工艺手段来解决该制件的滑移线问题。3滑移线模拟分析、配置和确定3.1车后外侧板的滑移线风险图2示出后门外板制件棱线圆角位置及弧长。通过产品数据可以看出，该车后门外板棱线突出，经检验高出其他型面较多，板料成型过程中棱线位置的板料极易发生“走料”不均，而且棱线圆角弧长约为4.5mm，远低于行业标准安全值（15mm）。以上均表明在成型时出现滑移线的风险极高，这也与实际状态一致。车后门外板形状为左右对称，为了提高生产效率，一般会采用左、右车后门外板在同一套模具上进行生产。而且为了提高板材的利用率，多数情况下采用同一张板料生产左、右门外板的形式，如图3所示。这种方式比1张板料生产1个车后门外板的方式可以使板材利用率提高5%左右，此方式中的两件距离需要保证修边线相距15mm以上，使修边刃口有足够的强度。3.1.1还原工艺方案按照原工艺方案中的冲压方向进行设置，来还原工艺方案的情况。冲压方向按照车身Y方向整度数地旋转至制件上下两侧在同一水平线上，如图4所示。3.1.2设定压料面形状为了使模拟更接近实际模具情况，在压料面设定时选用“直线—圆角”形式来设定压料面形状，这种形式的压料面与真正用来加工的图纸一致，如图5所示。而且为了保证压料面合模的状态良好，在设定压料面时，选用单曲压料面形式，即压料面的一个方向为曲线，另一方向为直线。3.1.3制件工艺的补充配置为了提高板材的利用率，在非必要的情况下，工艺补充要尽量接近修边，在一些不影响板材尺寸的位置，做一些形状补充。3.1.4室外板板的选择板材的形状会根据制件的形状特征来选取，而后门外板一般会选取长方形或梯形板材。根据本车型制件的形状特征，梯形板料明显更有利于利用率的提升，及后续模具中废料的排出，如图6所示。3.1.5外偏置的确定对于拉延筋的设定，一般会选择凸模的轮廓线向外偏置15～20mm（取决于利用率的要求及对管理面尺寸的要求）。由于受制件形状的影响，拉延筋的设定需要经过多轮调整，不再详述。3.1.6ce模式计算速度AutoForm(R7）提供了3种可供选择的计算模式（CE,CE+,FV），其中CE为膜单元计算，CE+和FV为壳单元计算；CE模式计算速度快，但是计算准确度差；而CE+计算速度较CE慢，但计算准确度高；FV模式是在CE+的基础上进一步提高了精度，但对滑移线结果影响很小。所以本次选用CE+模式进行模拟。3.2评估结果3.2.1制件滑移线分析一般情况下，外表面件A面区域减薄大于3%才能保证制件刚性以及表面质量。通常调整模具拉延筋强度可解决滑移线问题，但这会降低制件的减薄率，从而降低了制件刚性以及表面质量。只有在制件A面减薄大于3%的状态下，才具备对滑移线进行分析的前提，故依据目前结果对滑移线进行分析，如图7所示，图7中紫色表示褶皱区域，蓝色表示有褶皱风险，灰色表示减薄率<3%的区域，绿色表示减薄率≥3%的区域，另外还有黄色表示有开裂风险的区域，红色表示开裂的区域。制件分析结果符合不出现开裂的状态。3.2.2滑移线的下排AutoForm(R7）在分析时需要提供半径和压强2个参数。参数中的半径是指板料在成型过程中所达到的最小半径（非制件半径），只有当其低于设定值时，才会认为此区域出现滑移线，所以该值按15mm设定；参数中的压强是指凸凹模对板料的压强，当此压强大于设定值时，开始计算滑移线，通常该值按0.5%设定。只有同时满足以上2个条件，才可计算滑移线。汽车后门外板滑移线模拟分析结果，如图8所示。通过图8可以看出，制件整条棱线均出现滑移线（黄线为滑移线起始线，绿色为滑移线结束线），大部分区域滑移线滑出圆角距离在1.5mm左右，但边缘位置滑移距离高达9.5mm左右，此状态无法接受。4滑动线解决方案4.1设置成分配方向在最初设置时，制件的冲压方向按照将制件放平的方式设定，但从滑移线的结果来看，这种方式不可行，整条棱线向制件上侧滑移。现对冲压方向进行调整，采用将棱线放平的方式设定冲压方向，使其尽量平分棱线，如图9所示。按此方法设置冲压方向，可以使板料的棱线两侧走料尽量均匀一致。按照新冲压方向调整压料面及工艺补充，并使制件A面减薄大于3%，计算滑移线结果，如图10所示。从图10中可以发现，冲压方向调整后，棱线滑移线的范围明显减小，大部分棱线滑移线均未滑出圆角，只有在制件边缘约151.8mm范围内存在滑移线；而且最大滑移距离也由之前的9.5mm左右减小至6.7mm左右，证明旋转冲压角度对调整制件滑移线有明显效果。但继续调整冲压方向，滑移线无明显改善。4.2拉延筋强度因数图11示出汽车后门外板滑移线滑移方向及局部放大图。从图11的分析结果中可以看出，滑移方向为右下方滑移，即滑移线向着制件角部滑移。这就需要对制件角部位置模具上的拉延筋进行修磨以减小压紧力。拉延筋强度因数按照0.1的幅度逐步降低，考核各个结果的滑移线状态及拉延筋强度，其模拟结果，如图12～图14所示。图12中拉延筋布置情况共展示出6段拉延筋，测定第1～第6段的拉延筋强度因数分别为0.9,0.6,0.3(0.2/0.1),0.6,0.5,0.5，并展示了角部拉延筋强度因数从0.3降低至0.1的滑移线情况和制件减薄情况。通过图12～图14可知：当拉延筋强度因数为0.3时，制件边缘约130mm范围内，最大滑移约6.5mm，整体减薄达到3%以上；当拉延筋强度因数下降至0.2时，制件边缘约70mm范围内，最大滑移约5.8mm，整体减薄达到3%以上；当拉延筋强度因数继续下降至0.2时，制件边缘约17mm范围内，最大滑移约3.4mm,A面局部减薄低于3%。进一步分析可知，当拉延筋强度因数由原本的0.3降低至0.2时，滑移线范围明显减小，而且制件A面的减薄仍可维持在3%以上；而当拉延筋强度因数降低至0.1时，制件A面出现减薄不足3%的区域。所以调整拉延筋强度最终结果为拉延筋强度因数可以降低至0.2，滑移线情况为距边缘约70mm范围内出现滑移，最大滑移约为5.8mm。到目前为止，制件仍存在较严重滑移线，需要尝试其他手段对滑移线进行优化。4.3尖角部位无法进料在冲压工艺阶段，调整滑移线的手段主要是“控制走料”，制件的局部滑移线过大，如图15所示的角部位置，虽然为同一条拉延筋，但角部的进料明显与其两侧的不同，即尖角部分的进料明显低于直线段。直线段板料沿垂直于板料边缘方向进料，而尖角部位是2个直线段交接部分，2个方向的进料在此处相交，导致此处板料锁死，故尖角部位无法进料。这是板料成型的固有性质，无法通过工艺手段解决。通过调整板料形状，将尖角位置板料扩大，使板料尖角远离制件，如图16所示。为了验证板料尖角对制件端部滑移的影响，除了调整板料形状外，不对其他参数及工艺补充进行更改，模拟结果如图17所示。通过此模拟结果可以看出，端部滑移线范围及最大距离均有减小，调整方向是正确的，但效果并不是很明显，需要进一步对制件工艺补充进行调整。4.4“土黄色”部分结合上文，滑移线出现的区域为制件端部，而此滑移线是由手扣侧工艺补充开始，蔓延到制件上。故将手扣侧工艺补充向外移动70mm来加大工艺补充区域，如图18中“土黄色”部分所示。工艺补充调整后，制件滑移线状态分析结果，如图18c所示，制件整条棱线滑移线均未滑出圆角，特别是制件端部，滑移线问题已经解决。但同时也对整个制件的工艺造成影响，特别是对于板料的调整，导致板料尺寸增加，降低了制件的利用率，增加生产成本约2元/件。4.5多轮优化调整方案滑移线影响点不作更改，调整板料尺寸控制点，使工艺补充缩小至极限，如图19所示。经过多轮优化调整，最终达到材料利用率与板料形状调整前一致，且无滑移线产生。按照新方案进行了模具的加工制造，出件后整条棱线的滑移线缺陷消失。制件如图20所示。5滑移线消除技术通过A