汽车冲压件回弹控制方法

ATM役界汽车冲压件回弹控制方法摘要回弹是板材冲压成形过程的重要缺陷之一，严重影响着冲压件的成形质量和尺寸精度，是制造过程中很难有效克服的产品缺陷。它不仅降低了产品质量和生产效率，还制约着自动化冲压生产线的实施，是汽车车身制造技术中亟待解决的关键性问题。针对汽车冲压件压弯成形出现的回弹问题进行了分类，并对影响回弹的因素进行了分析，提出了多种控制回弹的措施。关键词冲压件回弹控制中图分类号TG30文献标识码B1回弹缺陷分类影响车身装配常见的回弹缺陷归纳为以下几类如表1。长城汽车股份有限公司技术中心王建中胡燕杰河北省汽车工程技术研究中心2影响回弹的主要因素21材料性能在弹性阶段内，材料的屈服极限越高，弹性模量越大，其加工硬化现象越严重，弯曲变形的回弹也越大；反之，则抵抗弹性变形的能力越强，回弹值越小。22相对弯曲半径相对弯曲半径越小，其回弹值越小；反之，则回弹值越大。这就是曲率半径很大的工件不易弯曲成形的原因。23弯曲中心角弯曲中心角口值越大，表示变形区的长度越长，回弹累积值越大，造成回弹现象越严重，但对曲率半径的回弹没有影响。24模具间隙研配情况模具的相对工作部分之间都有1倍料厚的间隙，其间容纳产品。模具JUT完毕都要对局部进行研配，2011年第5期汽车工艺与材料ATMI1ATM飙界以更好地实现材料流动。对于弯曲模具而言，其工作部位间隙越大，回弹越严重；如果板料厚度允差越大，回弹值越不稳定，就越不好确定模具合理间隙。25零件形状不同零件形状对回弹的影响差距很大，如U型件的回弹由于两边互受牵制而小于V型件。形状复杂的弯曲件一次弯曲成形时，由于其各部分相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态一般可以增大弯曲变形区的拉应力，因而影响回弹量。如果再增加一次整形就好多了。26成形方式零件的弯曲方式严重制约着其回弹值。通常，校正弯曲要比自由弯曲的回弹效果好。同一制件若要达到同样效果，采用校正弯曲需要的校正力比自由弯曲需要弯曲力大得多。如果采用两种方式对其施加相同的力，最终得到变形区的应力应变状态与自由弯曲时的结果也不相同。校正弯曲时的校正力越大，其回弹越小，因为极大的校正弯曲力迫使变形区内、外侧均产生切向拉应变，导致内、外侧纤维都被拉长，达到其成形效果。卸载后，变形区内、外侧都因弹性恢复而缩短，因内侧回弹方向与外侧相反，使零件向外的回弹趋势相互得到一定程度的缓解甚至消除。例如，V型零件校正弯曲时，相对弯曲半径小于O203，则回弹量可能为零或负角。3回弹控制方法在所有弹塑性金属板材弯曲成形过程中，在弯曲变形区沿板厚方向均存在不均匀的应变分布，从而导致不均匀应力的产生。当某一冲压件成形完毕，板材体积内存在残余应力，在零件脱模前这些不均匀应力与模具的接触力相平衡；当板材脱模后将寻找新的力的平衡，局部残余应力被释放，导致成形件的最终尺寸与模具形状尺寸存在一定的偏差，即出现回弹现象，如图1。A拉伸卸载的应力应变曲线既不区域撵B板料弯曲后的卸载回弹特征图1回弹过程应力和状态的变化为减小弯曲变形产生的回弹，应该在满足产品强度的条件下，尽可能选择屈服应力小的材料。高强度钢板的屈服应力远高于普通金属板材，回弹量也会很大；板材的厚度对弯曲回弹影响也很大，通常是板料越厚，回弹量越小；工作部位的弯曲半径对回弹影响也不可忽视，弯曲半径越小成形卸载后的回弹量越小。因此，在板材可成形性允许条件下，应尽可能减小弯曲半径值。31弯曲部位圆角整形采用整形方法直接改善弯曲部位应力达到减小回弹的方法称为弯曲部位圆角R整形法图2。通过部位整形，可以改变弯曲部位外侧和内侧应力的分布区域，减小弯曲外部的拉应力区域，当圆角值调整到一定时达到塑性变形，当弯曲内部应力大于外部应力时甚至出现负回弹。产品设计时，弯曲部位R值应尽量在8MM以下。使用弯曲部位R整形方法时，和R6差值一般应小于3MM，否则会影响冲压件精度。3_2一道工序分2段弯曲将一次弯曲成形分成2段弯曲成形，以此消除回2I汽车Q艺与材料ATML2011年第5期ATI7碘界RRH拉延工序整形工序图2板料局部压缩减小回弹弹。第一段的弯曲采用大间隙一般取11513倍料厚加工，因间隙大，板料倾斜，模具的弯曲半径也大，使板料大致弯曲；第二段的弯曲是将第一段弯曲的大弯曲半径值整形到小弯曲半径值如图3。J一，；凸模、，第一段弯曲第二段弯曲图3一道工序分2段弯曲第一阶段变形的间隙要从最初的小间隙开始调整，根据第二阶段控制回弹的效果而逐步放大。在第二阶段弯曲变形时，由于采用小间隙易使模具磨损而导致出现制件拉毛的问题，为了消除“制件拉毛”，模具的凹模需进行表面硬化处理。33内侧圆角硬化采用内侧圆角硬化的方法从弯曲部位的内侧进行压缩，以消除回弹。在板材U型弯曲时，由于有两侧对称弯曲，采用这种方法效果比较好。板材L型弯曲时，L型弯曲时水平部分材料的压料力变弱，产品会产生尺寸变化，从形状判断，弯曲部位压力弱。对于既要保证强度又要具有弹性的成形件产品，该方法不适用。另外，还可以变化S圆角斤处的厚度变化量的尺寸来调整回弹量如图4。往往由于压缩圆角而使得翼面长度稍微变化，对于翼面高度容差小的产品，有时需要展开长度的补偿。34成形硬化使弯曲工具的侧壁翘曲，在钢板上留下硬化痕迹互J2011年第5期汽车工艺与材料ATML3JATM褫界增加局部形状在后道工序上消除增加的形状图7消除残余应力防回弹筋图8增加防回弹筋38负回弹通过对加工工具表面进行特殊处理，使板料产生负回弹。上模返回后制件回弹，通过负回弹和回弹达到要求的产品形状如图9。图9负回弹39C型面回冲在“几”型高强度钢板成形时，采用C型面回冲加工方法能有效减小回弹量。在第一次成形后，“几”型板高度为A、宽度为B；第二次成形后，“几”型板高度为A、宽度为B。回中量等于A一A2。第二次成形为回冲翻边工序。二次成形后，B1B，“几”型件立面和法兰面变形量明显减小，从而控制零件关键搭接部位的精度以满足总成的装配要求如图10。该方法在伺服电机冲压机床模具上普遍采用。4案例下面介绍公司某车型防撞梁采用冷冲压工艺解决1号2号回冲量第二次成形拉延序整形序图10C型面回冲回弹的过程。41零件如图11，防撞梁内板采用DOCOL860高强度板，安装要求较高，制件回弹很难控制。图11防撞梁内板42冲压工艺方案对零件形状特征及材质进行分析后，决定采用工艺方案为首序拉延，共用4道工序完成冲压全过程，分另0为OP10DROP20TRPIOP30FLRSTOP40PLCPLCUT。图12为拉延工序的工具体。图12拉延工序的工具体凹模压边圈凸模4F汽车T艺与材料ATM2011年第5期凸ATM碘界43存在问题零件回弹严重，高度方向最大回弹15MM，宽度方向最大回弹7MM，如图13。44原因此制件材料为瑞典进口DOCOL860，抗拉强度大于800MPA。冲压工艺设计时按照普通制件进行了回弹补偿，制造过程也未采用控制回弹的方法，终因回弹补偿过小制件严重回弹。45解决方案采用CAE分析对比实际零件回弹情况，经模拟分析定出回弹补偿为长度方向15MM、宽度方向补偿7MM如图14；同时，用研配的方法改善模具间隙，宽度方向凸模月角在整形工序做适当减小处理回弹补回弹图13回弹实际装配验证各项尺寸均满足使用要求。参考文献图14补偿46效果验证采用回弹补偿法对模具整改后，回弹量仅有2MM如图15，II步调整后达到设计要求，一图15改善后效果1黄智，等自适应模糊神经网络在板料弯曲回弹预测中的应用J计算机仿真，2003，112薛松，等保险杠内板成形回弹模拟分析及工艺控制JCMET锻压装备与制造技术，2005，43钟志华等汽车车身；中压工艺与