高強鋼沖壓件的回彈及預防措施

周 晶

廣汽乘用車有限公司（廣東廣州 511434）

1 引言

隨著高強鋼沖壓件在車身結構中的大量應用，針對高強鋼沖壓件的回彈，制定有效預防措施及回彈補正數(shù)據(jù)的準確性，顯得尤為重要。現(xiàn)有的回彈預防方面的書籍大部分都側(cè)重于理論和方法的討論，面向工程技術人員的、入門檻較低的實用性文獻較少。這使得工藝技術人員很難在僅僅依靠其多年的經(jīng)驗積累情況下設計出很好的工藝方案，而低水平的設計方案將直接影響到后續(xù)的模具結構設計、制造和調(diào)試，甚至還有可能最終導致模具報廢，對制件的生產(chǎn)成本和公司的發(fā)展造成不可估量的損失。基于目前這種現(xiàn)狀，本論文通過實際檢驗理論，從而得出控制高強鋼回彈的方法及回彈補正數(shù)據(jù)制定的依據(jù)。由于前、后縱梁本體件具有拉伸深度高、長度超1米等制件造型特征屬性，因此用于作為本篇論文預防高強鋼回彈措施具有代表性。

2 高強鋼梁類件沖壓工藝

根據(jù)制件造型特征采用了落料成形工藝從而提升了材料利用率，考慮到側(cè)壁的內(nèi)凹與翹曲設定側(cè)整工序進行回彈補償。全工序排布為落料、成形、翻邊、側(cè)整、沖孔共5道工序，如圖1所示。

圖1 沖壓工藝排布圖

3 有限元分析軟件在沖壓成形中的應用

計算機輔助工程的利用大大縮減了制件開發(fā)周期，提供了預防高強鋼回彈措施方向和方法，給出了回彈修正數(shù)據(jù)參考值，成為提升制件質(zhì)量必不可少的輔助工具。

采用有限元分析軟件AutoForm對后縱梁本體件進行了回彈分析，結果顯示制件主平面存在扭曲，側(cè)壁產(chǎn)生內(nèi)凹，與工藝排布設想一致（見圖2）。參考回彈數(shù)據(jù)制作補償數(shù)據(jù)。

使用ThinkDesign軟件進行回彈補償數(shù)據(jù)制作，根據(jù)回彈趨勢，制件回彈無規(guī)律可循，使用1:1進行回彈補償（見圖3）。

使用補償數(shù)據(jù)分析回彈，結果顯示回彈趨勢趨于一致（見圖4），下一步需要對回彈補償數(shù)據(jù)進行量化分析。

4 回彈補償方案的理論與實際相互驗證

通過實物數(shù)據(jù)采集分析，回彈量與回彈補償量比率接近0.5，得出制件回彈量是回彈補償量的一半的結論（見圖5），因此下一輪制件精度提升回彈補償量設置為回彈量的2倍進行修模數(shù)據(jù)制作，是較為合理的。

圖2 有限元分析制件回彈量（與制件數(shù)據(jù)比對）

圖3 回彈補償數(shù)據(jù)制作

圖4 回彈補償數(shù)據(jù)分析結果（與回彈補償數(shù)據(jù)比對）

圖5 回彈補償數(shù)數(shù)據(jù)量化分析

5 高強鋼梁類件型面回彈修正流程

受制件造型及材質(zhì)影響，模具型面在加工階段做了全型面回彈補正，根據(jù)制件在車身上的裝配要求對焊接面、搭接面等精度要求高的區(qū)域進行修正?？紤]高強鋼回彈補正后的應力釋放，回彈修正數(shù)據(jù)從制件的主平面開始制作由側(cè)壁過渡到法蘭面，每一輪修改都是全型面回彈修正，要想使制件滿足裝車要求，大都需要3輪以上的回彈修正。第一輪確定回彈修正方向，第二輪確定回彈修正量，第三輪微調(diào)。圖6、圖7是前縱梁本體件進行了3輪回彈修正后的制件主平面、法蘭面掃描測量結果。

圖6 前縱梁本體件回彈補正后主平面掃描測量數(shù)據(jù)

圖7 前縱梁本體件回彈補正后法蘭面掃描測量數(shù)據(jù)

經(jīng)過3輪的回彈補正，通過掃描測量數(shù)據(jù)顯示前縱梁本體件基本滿足裝車要求，可對個別超差點進行局部回彈修正，不需要進行全型面的回彈補正，從而提升制件精度合格率。

6 結束語

針對高強鋼沖壓件的回彈預防措施可以通過以下方案得以實現(xiàn)：

（1）沖壓工藝排布階段，通過對制件回彈預測，制定修正回彈的工序，制件在成形工序?qū)χ萍髌矫娈a(chǎn)生的扭曲進行修正，在側(cè)整工序?qū)?cè)壁及法蘭面的回彈進行修正。

（2）借助計算機輔助工程對沖壓鈑金件進行成形仿真及使用回彈補償技術重新構造修正數(shù)據(jù)，確定制件精度提升方案。

（3）結合實物檢測精度與回彈補償值數(shù)據(jù)收集分析，制定回彈補償量，高效提升制件精度。

（4）高強鋼沖壓件回彈修正最少需要進行3輪修模，精度才能滿足裝車要求，模具開發(fā)成本、周期需根據(jù)制件形狀復雜度、材質(zhì)、料厚等基本條件作相應調(diào)整。