復(fù)雜深拉深零件（比如側(cè)圍、門(mén)內(nèi)板）由于拉延深度大、型面特征復(fù)雜，零件成形后減薄率分布非常不均勻，開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多，在新模具調(diào)試和批量生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)零件開(kāi)裂和隱傷等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響調(diào)試進(jìn)度和批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)為：⑴初期模具調(diào)試難度大，供件多起皺且尺寸差；⑵增加試模料片成本和人力成本；⑶批量生產(chǎn)不穩(wěn)定，報(bào)廢率高；⑷在線調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，增加停機(jī)時(shí)間；⑸質(zhì)量控制困難，起皺開(kāi)裂經(jīng)常發(fā)生，且增加返工工時(shí)。
2018年上半年，Model-K 后門(mén)內(nèi)板由于開(kāi)裂起皺影響的停機(jī)時(shí)間和報(bào)廢率如圖1 和圖2 所示。開(kāi)裂起皺不僅嚴(yán)重影響連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，在增加報(bào)廢率的同時(shí)，質(zhì)量控制也變得困難，裝車(chē)后如發(fā)現(xiàn)零件開(kāi)裂會(huì)極大增加生產(chǎn)成本。
產(chǎn)品造型特征分析
影響零件成形的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵成形特征主要有以下因素：⑴拉深深度；⑵關(guān)鍵部位R 角，比如密封面、拐角部位等；⑶ 復(fù)雜特征處的拔模角；⑷ 內(nèi)部造型和落差，比如音響孔周?chē)�、窗框區(qū)域等。Model-K 后門(mén)內(nèi)板造型如圖3 所示，對(duì)比某汽車(chē)公司門(mén)內(nèi)板造型（圖4），在關(guān)鍵部位R 角和內(nèi)部造型特征等方面產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為苛刻，增加成形難度，工藝設(shè)計(jì)時(shí)這些區(qū)域安全裕度較低，造成試模和批量生產(chǎn)期間極易發(fā)生開(kāi)裂�，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)生開(kāi)裂起皺的區(qū)域如圖5 所示，在密封面R 角、較深的側(cè)壁和拐角處經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)裂和起皺，大大增加了調(diào)試難度。因此，在不影響功能的前提下，需要優(yōu)化產(chǎn)品關(guān)鍵區(qū)域成形參數(shù)和局部造型特征。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化
根據(jù)以往車(chē)型門(mén)內(nèi)板調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，給出了產(chǎn)品關(guān)鍵特征處的R 建議值，如圖6 所示，目前該項(xiàng)工作已與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)達(dá)成一致，應(yīng)用于后續(xù)車(chē)型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。拔模角數(shù)據(jù)信息還在整理，后續(xù)推動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，局部造型特征在可制造性分析階段根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化。
仿真開(kāi)裂評(píng)價(jià)參數(shù)優(yōu)化
可接受減薄率設(shè)置
降低可接受減薄率數(shù)值能夠直觀的顯示開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，不同的減薄率設(shè)置成形結(jié)果對(duì)比如圖7、圖8、圖9 所示。表1 為不同可接受減薄率設(shè)置開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?qū)Ρ取?/section>
從表1 可以看出，目前沖壓工藝設(shè)置的開(kāi)裂可接受減薄率25%過(guò)高，與現(xiàn)場(chǎng)差異較大，不能有效的發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂隱傷風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，降低至20%后的成形結(jié)果顯示開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域顯著增加，與實(shí)際一致性較好，可以作為判斷工藝仿真模擬開(kāi)裂預(yù)測(cè)參數(shù)�？山邮軠p薄率進(jìn)一步降低至18%，新增兩處風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，可作為極端條件檢查仿真結(jié)果，以利于提高后期生產(chǎn)穩(wěn)定性。壓邊力和材料參數(shù)波動(dòng)對(duì)開(kāi)裂結(jié)果影響
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中壓邊力和材料參數(shù)都會(huì)存在一定范圍的波動(dòng)，導(dǎo)致零件出現(xiàn)開(kāi)裂隱傷起皺，影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此需要在工藝設(shè)計(jì)階段考慮其參數(shù)波動(dòng)對(duì)成形結(jié)果的影響，提高模具的可適應(yīng)性。不同的壓邊力設(shè)置成形結(jié)果如圖10 所示，由于壓邊力降低或增加，新增的起皺開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域需要在工藝設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。
選取重點(diǎn)影響成形的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率三種材料參數(shù)進(jìn)行波動(dòng)范圍統(tǒng)計(jì)（圖11），其中屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍最大，重點(diǎn)進(jìn)行研究分析。
屈服強(qiáng)度波動(dòng)對(duì)成形結(jié)果的影響見(jiàn)圖12，從結(jié)果可以看出隨著屈服強(qiáng)度升高，零件的成形性得到改善，但相應(yīng)的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，沖壓工藝仿真需要考慮開(kāi)裂和起皺的平衡。
摩擦系數(shù)對(duì)開(kāi)裂結(jié)果影響
不同的摩擦系數(shù)設(shè)置對(duì)開(kāi)裂結(jié)果影響如圖13 所示。對(duì)于鋼板Autoform 推薦采用0.15 的摩擦系數(shù)，從結(jié)果看不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，同時(shí)從對(duì)比結(jié)果來(lái)看，摩擦系數(shù)對(duì)成形有非常大的影響。摩擦系數(shù)反映了模具型面的粗糙度，0.15 對(duì)目前的模具狀態(tài)過(guò)于苛刻，日本富士公司推薦采用0.17 進(jìn)行成形結(jié)果評(píng)判，與本文分析結(jié)果基本一致，可以作為后續(xù)開(kāi)裂結(jié)果評(píng)判模擬參數(shù)設(shè)置。
結(jié)論
為解決此類(lèi)問(wèn)題，在產(chǎn)品關(guān)鍵成形特征（比如R角、拔模角等）需要進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，從現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)零件實(shí)際的成形效果來(lái)看，目前模擬采用的開(kāi)裂評(píng)價(jià)參數(shù)不能夠有效地預(yù)測(cè)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，需要修改優(yōu)化使仿真結(jié)果貼近實(shí)際，在前期工藝設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化，降低開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。本文以門(mén)內(nèi)板為研究對(duì)象，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出產(chǎn)品關(guān)鍵成形特征的建議值，通過(guò)優(yōu)化開(kāi)裂評(píng)價(jià)參數(shù)，得到了更能反映實(shí)際結(jié)果的評(píng)判條件，為此類(lèi)零件的成形和生產(chǎn)穩(wěn)定性提供解決思路，得出如下結(jié)論。⑴產(chǎn)品關(guān)鍵成形特征。根據(jù)門(mén)內(nèi)板調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，給出了產(chǎn)品關(guān)鍵特征處的R 角建議值，目前已經(jīng)應(yīng)用于后續(xù)車(chē)型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，與拔模角一起后續(xù)還需推動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。⑵開(kāi)裂評(píng)判結(jié)果參數(shù)優(yōu)化。研究分析了可接受減薄率設(shè)置、壓邊力和材料參數(shù)波動(dòng)、摩擦系數(shù)對(duì)開(kāi)裂結(jié)果的影響。給出了能夠較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的可接受減薄率和摩擦系數(shù)參數(shù)，同時(shí)指出應(yīng)變力和材料參數(shù)波動(dòng)對(duì)成形結(jié)果也有很大影響，要在前期工藝設(shè)計(jì)階段綜合考慮、合理優(yōu)化。
