基于伺服技术的尾门内板冲压成形工艺优化

作者:安徽江淮汽车集团股份有限公司 朱梅云 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-07-16
分享到
安徽江淮汽车集团股份有限公司 朱梅云

板材成形技术在制造业特别是汽车行业中具有十分重要的地位。由于板料成形工艺过程的复杂性和多样性,对其成形工艺控制显得非常困难,导致产品的开发周期和质量难以保证,增加了产品的开发成本。

伺服技术是利用伺服电动机来改变在冲压成形、开卷落料等生产过程中的运动速度及轨迹,来提高板材冲压成形性能,从而提升产品质量。因此,如何利用伺服技术来优化冲压运动速度及轨迹、提高板材冲压成形工艺性能尤其重要。本文以江淮汽车某款车型的尾门内板(见图1)为研究对象,利用eta/Dynaform软件对该件进行冲压成形数值模拟,研究通过伺服技术的应用,实现通过改变冲压过程中的运动轨迹提高冲压成形工艺性能。

微信截图_20190716095012.png

 

实验准备

1.材料参数

本文尾门内板成形过程中采用的材料为DX53D和DX54D冷轧钢板,其主要力学性能参数如图2所示。

微信截图_20190716095058.png

 

2.材料模型

该材料模型采用厚向异性屈服准则:

微信截图_20190716095043.png

 

其中,x、y分别为板料的轧制方向和横向;a、h和p分别为塑性各向异性的材料系数;б为沿轧制方向的等效应力;m为Barlat指数;r00、r90分别为与轧制方向成0°和90°角的厚向异性系数。三参数Barlat模型对应Dynaform的36号材料模型。

伺服技术试验过程

1.试验准备

江淮汽车某款车型尾门内板在公司伺服压力机上调试生产,我们借助该伺服生产线,进行了伺服压机运动曲线的开发和实验工作,以期积累伺服曲线的开发经验,并通过实际调试进行验证,在不影响产品性能及安全允许的前提下,通过伺服技术降低材料等级,从而降低生产成本。江淮汽车伺服压力机生产线(由1台2 000 t、1台1 000 t和3台800 t组成)的2 000 t伺服压力机如图3所示。

微信截图_20190716095118.png

 

鉴于该车型模具的开发工作,我们进行了在现有模具上的材料替换工作。按照设计规划,该车型的外覆盖件均为DC54D+ZF 45/45 FB的镀锌板,由于DC54D在材料性能上与DC53D非常接近, DC54D的成形性能优于DC53D,我们提出了利用伺服技术来改变冲压速度/轨迹来实现降低材料成本。

现场调试验证分为以下几个步骤来进行:验证传统压力机工作条件下板料成形状况;验证伺服压力机工作条件下板料成形状况;两种材料完成的制件力学性能对比。

2.试验步骤

(1)按照原设计要求,采用原设计板材DX54D的板材模拟机械式压机的工作方式对该制件进行试验,目的是验证在原设计条件下的板材成形性能,同时对制件的冲压参数进行记录,以达到试验的一致性。

(2)在与传统压机成形相同的试验条件下,采用DX53D(降低一个材料等级),对该制件进行试验,目的是验证在传统压力机的工作状态下,降低材料等级的可行性分析。

(3)利用伺服技术,采用DX53D(降低一个材料等级)板材,通过改变冲压运动曲线(变速运动)借助成飞瑞鹄的伺服生产线,对上述SII项目的4个制件进行试验,目的是验证伺服技术的应用情况,同时也验证和优化伺服运动曲线。

(4)对两种不同材料完成的制件,通过取样进行相关的力学性能分析,目的是对材料的替换性进行分析与定性。

 

试验结果与分析

1.传统压机情况下两种材质的试验工作

从图4可以看出,两种不同材质是在相同的工作条件下进行试验,DX53D出现了破裂、起皱以及拉延不足等缺陷,而DX54D没有任何缺陷,达到了制件要求。

微信截图_20190716095127.png

 

2.伺服技术条件下两种材质的试验工作

我们利用伺服技术,对该制件进行试验调试,通过优化运动曲线、压边力,同时在保证SPM的条件下,进行了多方位的试验验证。

对于尾门内板件,使用原材料DC54D+ZF成形性能良好,塑性变形充分且无拉裂起皱现象,制件合格。对于DX53D而言,尽管其力学性能与DX54D比较接近,但是由于其成形性能比较欠缺,因此伺服运动轨迹的优化非常必要。

3.伺服技术条件下试验结论分析

微信截图_20190716095136.png

 

对于尾门内板件,使用原材料DC54D+ZF成形性能良好,塑性变形充分且无拉裂起皱现象,制件合格,如图5a所示。

(1)伺服曲线优化前,材料为DC53D-ZF时,制件出现破裂缺陷,如图5b所示。

(2)工艺参数不变,替换材料为DC54D-ZF时,制件合格,说明模具制造合格。

(3)为消除DC53D-ZF材料在成形中的拉裂,优化伺服曲线,降低冲压成形速度,得到无破裂的合格制件,如图6所示。

微信截图_20190716095158.png

 

结语

研究结果表明,在伺服压力机不降低生产效率下,用DC53D-ZF替换DC54D-ZF生产尾门内板是可行的。对比两种不同的伺服运动曲线轨迹,可以看出冲压制件成形质量也随之变化,这验证了冲压速度对材料成形性能有着显著的作用。   

收藏
赞一下
0
/
正在提交,请稍候…