CAE在鋁板回彈調(diào)試中的應(yīng)用

1、CAE在鋁板回彈調(diào)試中的應(yīng)用摘要：隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，對汽車輕量化的要求越來越高，為此，上海通用汽車在 國內(nèi)率先使用鋁板前蓋內(nèi)外板，進一步降低前蓋總成質(zhì)量。鋁板質(zhì)量雖輕，但成形性 卻差于鋼板，尤其是鋁板成形時的大回彈量給沖壓模具開發(fā)帶來極大的困擾。借助 CAE仿真軟件，通過優(yōu)化翻邊時序、添加水滴造型和增加局部臺階造型等方法，大大降低了鋁板零件的回彈量，且提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：CAE；鋁板；回彈；前蓋外板；模擬Application of CAE in Al panel springback controlAbstract: With the development of automobile

2、 technology, lightweight of car is becoming more and more important. Shanghai general motor company had used aluminium hood first in China to reduce the weight of it. Although the aluminium panel had lower weight, the formability of aluminum was lower than steel. Especially solving aluminium panel s

3、pringback was a great challenge for developing stamping dies. The investagation shows that springback of Al panel hood outer is significantly reduced by means of optimizing flange sequence, adding dripping model and local-step model and so on with the help of CAE. The application of this process met

4、hods have reference signficance to volume production of Al parts in automobile industry.Keywords: CAE； aluminum panel； springback； hood outer； simulationo引言現(xiàn)代汽車正朝著輕量化、低排放與節(jié)能的 方向發(fā)展。鋁合金具有密度小、質(zhì)量輕、可重復(fù) 回收利用、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，釆用鋁合金板取代 傳統(tǒng)鋼板是汽車輕量化，提高汽車行駛和安全 舒適性能、降低燃油消耗、減少排放和減輕環(huán)境 污染的一項重要手段。軋制鋁合金在車身覆 蓋件上 的應(yīng)用使 汽車輕量化進入了新

5、 的 階段 。美 國、歐 洲等汽車廠商已在車身外板的許 多零件上采用了鋁合 金 。 目前 ，國外采用全鋁車身的大多為高級轎車 ，如福特 Model T型汽車、法拉利360賽車 、Daim ler-ChryslerProwler和奧迪 A8等。鋁合 金在車身覆蓋件上 的大批量應(yīng)用還面臨著許多技術(shù)問題 ，這主要是 由于鋁板 的伸長 率相對鋼 板低 ，彈性模量比鋼板小，導(dǎo)致其成形性較差和成形后回彈量大，而回彈嚴(yán)重影響汽車覆蓋件的成 形質(zhì)量和尺寸精度，是實際工藝中很難有效克 服的成形缺陷之一。如何有效預(yù)測和控制鋁板件的回彈一直是工程技術(shù)人員非常關(guān)心的問題。1鋁板回彈問題的原因回彈是彎曲成形中普遍存在的

6、現(xiàn)象，是由 卸載過程中內(nèi)力重新分布引起的。一般鋁板回 彈要大于鋼板的回彈，這主要是由于材料本身 特性所導(dǎo)致的。圖1是鋁板、軟剛和高強鋼3 種材料的典型應(yīng)力一應(yīng)變曲線，從圖1可以看 到，同樣的應(yīng)變條件下卸載，鋁板的回彈比普通 鋼板要大得多。式(1)為板材回彈的經(jīng)典公式，鋁板的彈性模量約為鋼板的1/3,鋁板的回彈要遠大于鋼 板回彈。2邁銳寶前蓋外板回彈控制2.1回彈量的測量由于日本供應(yīng)商在前期工藝階段成形仿真時，忽略了對鋁板回彈的全工序仿真，又過分相 信自己的調(diào)試能力，導(dǎo)致前蓋外板回彈量很大。 零件回彈量從一12. 1-14. 4 mm,回彈較為嚴(yán) 重，而且回彈方向不一致。2.2解決方法及效果由于

7、該零件是前蓋外板，且為鋁板，不同于 以往鋼制零件，現(xiàn)場調(diào)試人員的經(jīng)驗在此時打 了折扣，尤其對回彈的預(yù)測難以判斷。為此，決 定通過CAE進行模擬仿真，然后根據(jù)模擬結(jié)果決定現(xiàn)場實際操作方案。該零件釆用Auto- form軟件對供應(yīng)商提供的模具造型進行了全工 序模擬，使用Autoform FV設(shè)置模式，模擬結(jié)果 和現(xiàn)場實際基本能夠吻合。經(jīng)過技術(shù)協(xié)商共討論出十幾種方案，然而 現(xiàn)場無法一一嘗試方案的可行性，但仿真卻十 分容易嘗試每一個方案。本文列舉了 3種較為 有效的便于現(xiàn)場實施的工藝方案。方案一：優(yōu)化翻邊工序中的翻邊時序來減小回彈。通過合理的優(yōu)化翻邊時序，盡可能釋放鋁板變形過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進而降低

8、回 彈量。方案二：在拉深工序中的凸模上增加水滴 造型。如圖2所示，在凸?？拷皳躏L(fēng)玻璃處 增加水滴形局部特征，通過增加水滴造型，一方 面可以使水滴周圍的板料拉深更加充分，受力 更均勻；另一方面可在翻邊時減小內(nèi)應(yīng)力，進而 降低回彈量。圖2增加水滴形特征后的仿真模型方案三：局部增加臺階造型。經(jīng)過方案1 和方案2的優(yōu)化后，零件的整體回彈已經(jīng)得到 有效控制，但在前大燈區(qū)域的局部尺寸仍然不 理想，造成總成件超差1. 5 mm。為解決此問 題,決定在該區(qū)域凸模的工藝補充上增加一個 臺階造型，如圖3所示。此方案一方面可使該 區(qū)域的板料拉深更加充分，利于減小回彈量；另 一方面可使拉深完后的零件更接近產(chǎn)品造型, 降低下道工序的翻邊難度。圖3更改后拉深造型經(jīng)過上述3種方案的優(yōu)化后，對零件的回 彈量進行了測量，測量的位置如圖4所示。選 取了零件上最有代表性的5個位置，分別用X、 B、C、D、E表示。然后對這5個點的回彈結(jié)果 進行了測量，測量結(jié)果如圖5所示。從圖5可 以看到，經(jīng)過3種方案的優(yōu)化后，零件的回彈量 得到了有效控制，總的回彈量控制在了士3 mm 以內(nèi)。圖4回彈測量位置2.3現(xiàn)場調(diào)試跟蹤在車間現(xiàn)場實施這些方案后，回彈量得到 了有效控制，CAE仿真模擬的結(jié)果與