精密成形工程：復雜截面冷彎成形圓角減薄率工藝優(yōu)化研究
2024-01-22【作 者】劉陽;李慶達;高亞南;耿曉勇;李彥波;王文彬;楊建國;王偉
【前 言】
中導軌是汽車車門系統(tǒng)的一部分，用于車門導向，高精度中導軌能夠有效減小滑動阻力，降低噪音并吸收振動[1]。汽車行業(yè)標準規(guī)定，鋼板的最大減薄率不能超過20%。根據(jù)現(xiàn)場反饋及調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在冷彎成形過程中，SGM458中導軌Z字筋圓角容易出現(xiàn)不飽滿的現(xiàn)象，經(jīng)過切片掃描檢測發(fā)現(xiàn)，圓角減薄率超過26.1%，遠超出汽車行業(yè)標準。
本文采用專業(yè)COPRA軟件進行設(shè)計及仿真分析，實現(xiàn)了Z字筋圓角的成形過程，并厘清其成形原理，將圓角減薄率控制在20%范圍內(nèi)，提出了一種優(yōu)化Z字筋圓角成形的工藝方法;基于中導軌冷彎成形工藝，通過對Z字筋圓角成形工藝的不斷優(yōu)化，從而解決了壁厚減薄率超標問題;最終將計算機仿真分析與工藝實驗相結(jié)合，將優(yōu)化工藝方案運用到實際生產(chǎn)中，從而減少了設(shè)備和人力投入，切實提高了產(chǎn)品競爭力。
【結(jié) 論】
1）對于小圓角成形工藝，圓角處彎曲中性層偏出內(nèi)弧面，在料厚方向上均受拉應(yīng)力，壁厚只存在減薄的趨勢。
2）對于大圓角成形工藝，圓角處彎曲中性層完全位于料厚范圍內(nèi)，同時存在壓應(yīng)力和拉應(yīng)力。內(nèi)弧面受到較大的壓應(yīng)力使壁厚增大，而外弧面受到較小的拉應(yīng)力，使壁厚減薄;大圓角成形工藝優(yōu)勢明顯。
3）工藝實驗件Z字筋圓角厚度由1.33 mm變成1.4 6mm，減薄率由26.1%降低至18.89%;仿真分析件Z字筋圓角厚度由1.29 mm變成1.52 mm，減薄率由原來的28.3%降低至15.6%。對比仿真結(jié)果與實驗結(jié)果可知，仿真分析最大誤差為4.1%，仿真方法具有可靠性及工程實用性。
4）使用有限元軟件COPRAFEA對車門中導軌Z字筋進行成形分析，得到優(yōu)化成形工藝路線如下:采用大圓角、慢速成形，成形策略為中前期大圓角成形+后期小圓角成形，成形圓角半徑分別為4.5 , 3.5 ,2.8, 1 mm,彎折角度分別為45o, 65o, 78o, 90o。該方案可以有效解決圓角減薄率過大的成形缺陷。
以下是正文：
