文/單浩,倪威,鄭雄·浙江吉利控股集團—ME中心
隨著汽車行業(yè)的發(fā)展,汽車輕量化成為目前發(fā)展的主要趨勢。從原材料角度考慮,為減輕白車身重量,同時不降低白車身強度,越來越多的汽車冷沖件開始采用高強鋼的同時降低板料厚度,以達到降低白車身重量的目的。
后縱梁作為白車身中的重要件及難點件,在整個開發(fā)過程中,一直以來都是開發(fā)人員最難以攻克的難題。因其結(jié)構(gòu)造型復雜,材料強度高(大部分采用HC340/590DP或HC420/780DP),對開發(fā)過程中的工藝分析、模具結(jié)構(gòu)、模具調(diào)試、母線精度恢復、項目交期都帶來了極大的困擾。
隨著公司項目的日益增多,攻克后縱梁這個難題已刻不容緩,本文將從后縱梁前期造型分析的角度出發(fā),對后縱梁的開發(fā)過程進行分析,縮短后縱梁開發(fā)周期,減少后縱梁設計調(diào)試問題,為后續(xù)項目后縱梁開發(fā)提供理論及實際經(jīng)驗。
⑴后縱梁造型復雜,成“S”“幾”字形,SE分析回彈扭曲大,調(diào)試易出現(xiàn)扭曲回彈,且很難控制。
⑵后縱梁開發(fā)周期長,無法滿足目前項目開發(fā)進度,常造成項目延期。
⑶后縱梁與后輪罩及門檻側(cè)圍匹配,導致側(cè)圍及后輪罩變形,影響整車合格率。
考慮到縱梁成形后容易出現(xiàn)扭曲回彈,在不影響強度和匹配的條件下,側(cè)壁增加倒三角凹槽(槽深3mm,寬度30mm,側(cè)壁拔模角10°),控制零件回彈量。該方案的優(yōu)點在于,可以有效地控制零件的回彈量方便后期整改,在成形過程中倒三角特征可以減緩零件拉毛,如圖1所示。
圖1 縱梁側(cè)壁增加造型
后縱梁形狀為“S”“幾”字形,如圖2所示。該造型導致零件成形過程中極易出現(xiàn)扭曲回彈,給模具調(diào)試帶來極大困難和不穩(wěn)定性,延長模具調(diào)試時間,給裝車及項目節(jié)點帶來極大風險,所以拔模角度對于零件回彈控制至關(guān)重要。
圖2 后縱梁產(chǎn)品為“S”“幾”字形
從以往項目經(jīng)驗上分析,可得出圖3中的曲線關(guān)系:
圖3 回彈扭曲與拔模角的關(guān)系
由圖3可以看出側(cè)壁拔模角越大回彈越大,扭曲越小。目前縱梁拔模角θ1、 θ2建議8°~10°。
零件R角和拉延深度對扭曲回彈的影響與拔模角等同,當R角越大時,凹、凸模R角越大,零件回彈越大;拉延深度越大,零件扭曲回彈越大,如圖4、圖5所示。
圖4 回彈與凸、凹模R角的關(guān)系
圖5 回彈與拉延深度H的關(guān)系
所以在產(chǎn)品設計時,應在零件不開裂的情況下盡量減小R角及拉延深度。其中R角最好控制在R6mm左右。根據(jù)整車匹配,零件深度越淺越好,如圖6、圖7所示。
一般來說縱梁長度越長回彈扭曲越大,從整車匹配上來看,盡量控制零件長度對后縱梁的回彈有一定的抑制效果,如圖8所示。
根據(jù)以往項目縱梁開發(fā)情況來看,縱梁長度越短,零件開發(fā)周期越短,且調(diào)試難度最低。
相比產(chǎn)品長度,后縱梁的“S”形造型對扭曲回彈影響更大,如圖9所示。
圖6 圓角半徑對回彈的影響
圖7 拉深深度對回彈的影響
從以往項目的調(diào)試經(jīng)驗來看,為保證后縱梁成形過程中走料光順,抑制拉延回彈扭曲,建議大小頭轉(zhuǎn)角處角度大于120度。側(cè)壁深度對回彈的影響等同于型面圓弧角度,如圖10所示。
側(cè)壁及法蘭走勢:為保證后縱梁成形過程中走料光順,無起皺產(chǎn)生,要求法蘭和側(cè)壁變化盡可能均勻過渡;底面法蘭起伏也不能太急劇,盡量和主面隨形,且頂面夾角越大越好。
材料強度的影響:零件在彎曲加工過程中抗拉強度Rm和屈服強度Rp0.2的影響。經(jīng)過對實際生產(chǎn)調(diào)試跟蹤調(diào)查顯示,隨著抗拉強度和屈服強度的增加,回彈就越大,這是由于隨著抗拉強度和屈服強度的增加,應力的彎曲力矩也呈線性增加的緣故。
圖8 以往項目縱梁長度概況
圖9 以往項目縱梁S形特征
圖10 縱梁側(cè)壁深度
圖11 縱梁造型設定
材料厚度的影響:板料厚度越厚,角度變化越小。這是由于增加了板厚,從而提高了零件的剛性。
后縱梁作為白車身的難點件,通過以上論述,在滿足白車身裝車匹配的條件下,盡量按照圖11造型和參數(shù)值設定,并按以下原則進行后縱梁造型設計:⑴零件側(cè)壁增加造型;⑵零件長度盡量減小;⑶零件趨勢盡量等高;⑷零件起伏趨勢要緩;⑸零件材料強度降低;⑹零件料厚不小于1.8mm;⑺零件深度盡量做淺。
通過以上七點,為后期后縱梁設計開發(fā)提供基礎,縮短模具調(diào)試周期,保證項目開發(fā)正常運行。