通過產(chǎn)品造型分析淺談后縱梁回彈控制

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。

存在問題

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。

產(chǎn)品造型對后縱梁回彈的影響

側(cè)壁增加特征減少回彈量

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

零件側(cè)壁拔模角

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角與深度對回彈的影響

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。

零件長度及整體趨勢

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。

材料對回彈的影響

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。

結(jié)論

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。