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淺析基于鋁門外板模具關鍵技術解決方案
轉載 :  zaoche168.com   2023年08月28日

文/胡勇,董智超,袁安剛,尚明晶·一汽模具制造有限公司

 

隨著汽車輕量化的發展趨勢,全鋁車身或部分鋁基沖壓件替代鋼在國內外車型應用越來越多,這也給沖壓模具帶來新的挑戰和變革,沖壓模具開發企業需要在鋁板模具開發方面進行研究,積累經驗,迅速解決鋁合金材料帶來的新問題。

 

鋁基材料自身材料屬性導致其成形困難,回彈可控難度大,因此前期設計階段尤為重要。本文以鋁基門外板為素材淺顯論述前期設計階段的三種關鍵影響要素,針對此三種要素中可控因素,在沖壓過程中如何高效、高質量地進行工藝優化,提供有效的解決方案。

 

產品介紹

鋁基門外板產品造型與傳統鋼基產品不同,多數采用隱藏式手扣,產品曲面更加平順,圓角更大,產品前期盡可能降低其面品和尺寸風險。產品材質為6系鋁合金。產品回彈特別難以控制,因此前期沖壓工藝設計尤為重要,同時前期回彈補償至關重要。產品簡圖如圖1 所示。

 

圖1 產品RPS 點及匹配區域示意圖

 

工藝規劃

全鋁封閉自動線生產方式

工藝規劃為4 序:OP10 拉延→OP20 修邊、沖孔、側修邊→OP30修邊、側修邊、翻邊→ OP40翻邊、整形。工藝規劃簡圖如圖2 所示。

 

圖2 工藝規劃簡圖

 

工藝規劃要點布局

產品材質為6 系鋁合金,成形方式采用拉延形式,基于過往項目數據庫已有關鍵參數,針對拉延筋、縮比、符型要求等相關全流程設計標準快速進行設計開發;針對材質波動、收料線、壓料翻邊這三種影響產品質量關鍵因素,通過數據庫及CAE 模擬增強了前期產品質量風險識別,做出針對性措施,主要通過如下方案予以控制解決。

 

⑴鋁基材料的固有屬性,同一廠家、同等牌號的材質機械性能,在時效期內性能參數也會存在一定波動,僅僅是微小的差異,對于產品質量的波動也是巨大的,下面詳細闡述,基于同一牌號,兩批次板料與理論分析材質的回彈狀態對比。三種模擬材質的性能參數如圖3 所示,結論為第二批次的板料機械性能最佳。

 

圖3 三種分析材質的機械性能參數對比

 

基于上述性能參數的微小波動差異,分別進行CAE仿真分析,得出回彈變化趨勢及結論,如圖4所示。

 

圖4 三種分析材質的理論回彈分析結果

 

針對回彈變化較大區域和尺寸要求,再次優化回彈精算策略及SIGMA 虛擬調試驗證模塊,最大限度內滿足高品質要求,同時NC 數據后續部門也基于此輪細化相應的調整措施,首輪出件,產品品質即可超預期滿足客戶階段需求,首件ATOS 檢測與最終CAE 理論模擬結果如圖5 所示。

 

圖5 首件檢測狀態與CAE 理論狀態對比

 

⑵拉延收料線的微小波動也會給產品質量帶來巨大的潛在風險,下面針對實際±2.0mm 的偏差相應論述,如圖6 所示。

 

圖6 收料線波動2mm,CAE 理論狀態對比

 

針對收料線波動對回彈變化的對比,CAE 與CAM 階段在數字手段加持下,通過嚴謹的拉延筋設計手段、更加正態趨近實際生產壓機參數模擬、不等間隙控制加工的理論數據等,最大限度控制板料的流入,行之有效地解決實際生產中板料的流入對產品質量的影響。板料敏感區實際流入量與理論最大偏差小于1.0mm,如圖7所示。

 

圖7 實際流入量與CAE 理論狀態對比

 

⑶前期工藝規劃針對翻邊區域是否采用下壓料對于產品的回彈控制至關重要。前期通過縝密的工藝規劃搭建了各工序穩健分析,充分考慮各序locating、close 等評價指標,保證了沖壓工藝的合理性,以及模具制造和調試、零件生產的順利實現。對于翻邊工 藝內容嘗試驗證多種壓料方式對產品質量變化趨勢并結合CAE 分析;進行行之有效的數據后處理,為制件調試及質量提升提供理論數據支持,可有效縮短制件調試周期,降低成本。前門外板翻邊區域有無下壓料的理論與實際狀態對比,如圖8、圖9 所示。

 

圖8 前門外板有無下壓料理論回彈結果對比

 

圖9 前門外板有無下壓料實際回彈結果對比

 

通過縝密的工藝規劃,未雨綢繆的全流程統籌識別各潛在的風險問題點,風險前置關閉的理念,有效降低后工位的質量問題發生,為客戶提供完美極致的產品解決方案。

 

結束語

基于鋁基材質的門外板,淺析前期工藝開發與回彈控制的三點關鍵因素及解決方案,充分考慮各種潛在風險點并制定行之有效的措施,可以有效降低模具的開發成本,為客戶提供極致的產品。本文前期的工藝規劃階段充分考慮產品特定屬性,產品質量不僅需要準確地模擬仿真和有效的補償策略,現場調試人員的細致調整對質量的結果也起到關鍵作用。只有在整個團隊秉持著追求產品極致解決方案的前提下,才能保證輸出高端產品、高端模具,幫助客戶成功。

 

作者簡介

 

 

胡勇

高級工程師,沖壓工藝首席設計師,在新技術領域中不斷探索創新,攻克鋁板模具理論模擬對應性問題,為保持公司在行業中的技術引領地位以及提升一汽集團的核心競爭力做出了創造性的貢獻。帶領沖壓工藝設計團隊先后完成了紅旗、一汽大眾等30個項目的模具設計任務,項目總價值10 億元以上。

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