前副車(chē)架上部主體件回彈消除方法研究

文/趙鋒·中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司

乘用車(chē)的安全性取決車(chē)架總成安全性，而整個(gè)車(chē)架總成中零件材料多為高強(qiáng)板，高強(qiáng)板零件尺寸的合格穩(wěn)定直接決定車(chē)架振動(dòng)試驗(yàn)的合格數(shù)據(jù)，下面將詳細(xì)的說(shuō)明通過(guò)零件掃描分析、提取回彈數(shù)據(jù)，并對(duì)拉延模具及整形模具型面進(jìn)行回彈補(bǔ)償修改，消除前副車(chē)架上部主體件回彈缺陷的方法。

復(fù)雜成形的高強(qiáng)板前副車(chē)架上部主體件，造型角度差異性比較大，形狀復(fù)雜，一次成形難度大。尤其造型深度段差較大時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)部褶皺問(wèn)題，四角回彈扭曲問(wèn)題，處理起來(lái)更是困難。本文主要闡述TRIP600 高強(qiáng)板前副車(chē)架上部主體件一次成形過(guò)程中，左右兩側(cè)中部表面褶皺引起的回彈和四角回彈扭曲的優(yōu)化方法。從產(chǎn)品造型、拉延模具及整形模具回彈補(bǔ)償、優(yōu)化工藝控制等幾個(gè)方面，依托掃描分析，合理運(yùn)用回彈系數(shù)，快速直接的解決了前副車(chē)架上部主體件回彈扭曲問(wèn)題。

前副車(chē)架上部主體件回彈扭曲問(wèn)題分析

問(wèn)題描述

某車(chē)型前副車(chē)架上部主體件選用材料為DP590R，料厚1.2mm，出件后回彈嚴(yán)重，四角回彈區(qū)域在檢具上的S 面間隙超差，中部翻邊面不平正回彈，總成激光焊接間隙超差，如圖1 所示，直接影響整個(gè)車(chē)架總成的焊接尺寸，屬于整車(chē)安全不可接受缺陷。

圖1 前副車(chē)架上部主體件回彈示意圖

前副車(chē)架上部主體件回彈成因分析

我們?cè)诔梢蚍治鰰r(shí)，首先確認(rèn)工藝設(shè)計(jì)合理性，再通過(guò)掃描分析，確認(rèn)起皺對(duì)回彈的影響，確認(rèn)最終產(chǎn)品變化趨勢(shì)，結(jié)合試制出件狀態(tài)，考慮實(shí)際出件狀態(tài)，分析變化趨勢(shì)，確定影響因素。

⑴工藝分析。工藝排布設(shè)計(jì)中，為了更好的保證制件的形狀與尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，拉延模具設(shè)計(jì)成淺拉延結(jié)構(gòu)，修邊為一次性外部修邊完成，翻邊整形同時(shí)進(jìn)行，各個(gè)角度沖孔分為兩序完成，左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，前后兩側(cè)不對(duì)稱(chēng)。

⑵實(shí)際出件掃描分析。實(shí)際出件掃描分析中，從正面狀態(tài)可以看出左右兩側(cè)正成形存在負(fù)向的回彈，反成形存在正向的回彈，且左右側(cè)不對(duì)稱(chēng)；前后側(cè)正成形回彈方向不一致，且前后不均勻，如圖2 所示，不對(duì)稱(chēng)的回彈會(huì)有扭曲趨勢(shì)，四角回彈狀態(tài)將不一致。

圖2 掃描分析中主體件正面狀態(tài)示意圖

實(shí)際出件掃描分析中，從側(cè)面狀態(tài)可以看出中部反成形存在正向的回彈，且不對(duì)稱(chēng)，前后側(cè)正成形回彈方向不一致，且前后不均勻，如圖3 所示，不對(duì)稱(chēng)的回彈會(huì)有扭曲趨勢(shì)，四角回彈狀態(tài)將不一致。

⑶試制件成形分析中，為了能夠利用簡(jiǎn)易工裝壓出可以焊接試制的制件，以成形模具為胎模進(jìn)行壓制，選用材料為DP590R，并采取封閉成形，來(lái)控制試制零件回彈。如圖4 所示，簡(jiǎn)易工裝在慢速油壓機(jī)上階段性成形制件，定型比較穩(wěn)定，但是左右兩側(cè)中部位置存在褶皺。

圖3 掃描分析中主體件側(cè)面狀態(tài)示意圖

圖4 試制中主體件成形狀態(tài)示意圖

⑷量產(chǎn)模具實(shí)際出件分析中，為了能夠利用標(biāo)準(zhǔn)工裝壓出可以匹配裝車(chē)的制件，用拉延模具進(jìn)行壓制，選用材料為比DP590R 成形性更好的TRIP600，并采取封閉成形，來(lái)控制試制零件回彈，零件初期出件，中間特征圓角區(qū)域開(kāi)裂，增加階段補(bǔ)料的工藝切口后，開(kāi)裂消除，如圖5 所示，標(biāo)準(zhǔn)工裝在慢速油壓機(jī)上一次性成形制件，定型比較穩(wěn)定，但是兩側(cè)中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域出現(xiàn)起皺。

圖5 實(shí)際主體件成形狀態(tài)示意圖

由于前副車(chē)架上部主體件本身就屬于復(fù)雜成形件，再使用高強(qiáng)度板進(jìn)行沖壓，工藝排布上必須要合理，并且要有可以進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼喂ば颉?shí)際出件后進(jìn)行掃描分析，通過(guò)數(shù)據(jù)可以看出，由于造型復(fù)雜，成形深度相差較大，四角的回彈狀態(tài)并不均勻，并且無(wú)論是試制件還是實(shí)際出件左右兩側(cè)中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域都存在起皺現(xiàn)象，位置一致對(duì)應(yīng)。既然產(chǎn)品造型存在不對(duì)稱(chēng)，四角造型深度不一致，就要充分考慮成形不均勻?qū)е碌木植砍尚尾怀浞?。既要保證左右兩側(cè)中部表面成形充分無(wú)褶皺，又要保證四角成形回彈穩(wěn)定，產(chǎn)品造型必須進(jìn)行優(yōu)化，在保證工藝通過(guò)性的前提下進(jìn)行合理的造型修改；在定型穩(wěn)定的前提下，對(duì)拉延模具進(jìn)行合理的回彈修改。并根據(jù)工藝排布中各個(gè)工序的影響進(jìn)行合理的研磨符型，保證全序出件不發(fā)生強(qiáng)行變形的假象回彈現(xiàn)象。

對(duì)策實(shí)施及確認(rèn)

整體方案

前副車(chē)架上部主體件回彈扭曲調(diào)試時(shí)，考慮產(chǎn)品造型影響，確定拉延模具回彈修改方向，消除翻邊整形模具回彈影響因素，在保證各個(gè)工序不發(fā)生強(qiáng)行變形的前提下，進(jìn)行必要的工藝和模具修改，具體見(jiàn)表1。

一階段方案實(shí)施并確認(rèn)

⑴拉延回彈補(bǔ)償設(shè)計(jì)。掃描數(shù)據(jù)顯示的偏差，依據(jù)TRIP600高強(qiáng)板的回彈系數(shù)(550MPa≤抗拉強(qiáng)度≤650MPa 的高強(qiáng)板回彈補(bǔ)償值取“回彈值的1.3 ～ 1.5 倍)，計(jì)算得出回彈修改量，生成新的加工數(shù)據(jù)。

⑵ 拉延模具更改并出件確認(rèn)。將拉延模具凸模立壁型面補(bǔ)焊，按照新數(shù)模加工，上模凹模鑲塊退火后，加墊片按新數(shù)模加工，壓邊圈保持原狀態(tài)不更改，如圖6所示，驗(yàn)證出件四角S面間隙量控制在0.75mm以?xún)?nèi)，但是四角回彈量不均勻。

圖6 拉延模具回彈補(bǔ)償修改并出件確認(rèn)示意圖

拉延模具根據(jù)新的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)控加工，拉延模具調(diào)整后要出件確認(rèn)，四角S 面間隙量穩(wěn)定在0.75mm 以?xún)?nèi)，未達(dá)到數(shù)據(jù)要求，前側(cè)左右兩角與后側(cè)左右兩角回彈量不一致，需要將四角S 面間隙量偏差做到非夾緊狀態(tài)下0.20mm 以?xún)?nèi)。

表1 回彈扭曲調(diào)試方案匯總

二階段方案實(shí)施并確認(rèn)

⑴產(chǎn)品造型更改消除立壁褶皺。針對(duì)兩側(cè)中部自由狀態(tài)反成形區(qū)域的起皺現(xiàn)象，在保證左右兩側(cè)中部表面成形充分，四角成形回彈穩(wěn)定的前提下，對(duì)產(chǎn)品造型進(jìn)行優(yōu)化，增加三條吸塑筋，提高回彈穩(wěn)定性，如圖7 所示，產(chǎn)品造型增加三處吸塑造型。

圖7 主體件產(chǎn)品增加吸塑造型設(shè)計(jì)示意圖

⑵拉延模具更改并出件確認(rèn)。拉延模具凸模立壁型面補(bǔ)焊，按照新數(shù)模加工，上模凹模直接按照新數(shù)模加工，如圖8 所示，驗(yàn)證出件四角S 面間隙量合理在0.20mm 以?xún)?nèi)，但是四角定位孔中心出現(xiàn)0.75mm偏移量。

完成修改后，拉延模具造成的四角S 面回彈已經(jīng)穩(wěn)定的控制在0.20mm，成品件出現(xiàn)孔位偏移0.75mm，左右兩側(cè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)一致，這個(gè)時(shí)候可以考慮整形模具的因素，并進(jìn)行相應(yīng)的模具型面修整。

圖8 主體件拉延模具新增型面修改并出件確認(rèn)示意圖

三階段方案實(shí)施并確認(rèn)

拉延模具回彈修改后拉延件回彈已經(jīng)非常接近理論狀態(tài)，但是批次出件仍有部分負(fù)回彈，所以對(duì)整形模具的上模型面圓角進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，?lái)消除整形模具型面對(duì)制件四角回彈的干涉點(diǎn)，如圖9 所示。

調(diào)試至此，整形模具造成的回彈量變化已經(jīng)消除，非夾緊狀態(tài)下四角S 面間隙量已經(jīng)穩(wěn)定的控制在0.20mm 以?xún)?nèi)，孔中心偏移控制在0.3mm 以?xún)?nèi)，成品件批次回彈穩(wěn)定，數(shù)據(jù)合格穩(wěn)定，四角狀態(tài)對(duì)應(yīng)一致。接下來(lái)可以進(jìn)行翻邊不平且正回彈的修改。

四階段方案實(shí)施并確認(rèn)

圖9 主體件整形模具型面圓角修整并出件確認(rèn)示意圖

⑴翻邊模具回彈補(bǔ)償設(shè)計(jì)。前副車(chē)架上部主體件翻邊翹曲回彈，激光焊搭接間隙為0.20mm，超差0.30mm，在保證四角數(shù)據(jù)不變的前提下，對(duì)翻邊模具進(jìn)行反向造型的回彈補(bǔ)償設(shè)計(jì)，針對(duì)拉延成形完成一半深度，翻邊成形完成一半深度的設(shè)計(jì)，回彈對(duì)應(yīng)的翻邊模具凸模立壁增加一條造型筋，反向造型補(bǔ)償進(jìn)行回彈校正。反向造型區(qū)域翻邊間隙計(jì)算按照0.228 的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向造型的補(bǔ)償設(shè)計(jì)，模具本體補(bǔ)焊數(shù)控修改區(qū)域按照0.20mm 進(jìn)行造型高度設(shè)計(jì)，模具鑲塊加墊數(shù)控修改區(qū)域按照0.20mm+0.05mm(擠壓緩沖量)=0.25mm 進(jìn)行造型高度設(shè)計(jì)，造型寬度根據(jù)立壁彎曲區(qū)域?qū)挾仍O(shè)計(jì)。

⑵翻邊模具修改并出件確認(rèn)。翻邊模具凸模立壁兩側(cè)型面補(bǔ)焊，按照新數(shù)模加工，立壁中部型面鑲塊加墊后直接按照新數(shù)模加工，驗(yàn)證出件翻邊立邊翹曲回彈消除。至此制件整體出件狀態(tài)穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品造型修改、兩側(cè)拉延回彈修改、整形模具符形修整、翻邊翹曲回彈修改，制件所有回彈區(qū)域狀態(tài)穩(wěn)定，四角回彈數(shù)據(jù)基本一致，達(dá)到?jīng)_壓?jiǎn)渭?shù)據(jù)要求。修改過(guò)程即保持了批次出件穩(wěn)定性，又保證了激光焊接質(zhì)量，同時(shí)保證了整車(chē)安全性，如圖10 所示。

結(jié)束語(yǔ)

圖10 主體件出件穩(wěn)定且總成焊接質(zhì)量合格示意圖

通過(guò)復(fù)雜成形高強(qiáng)板回彈扭曲控制方法的研究，可歸納出高強(qiáng)板制件成形后回彈扭曲的調(diào)試思路：“合理的拉延回彈補(bǔ)償、合理的整形符型消除強(qiáng)行變形、合理的翻邊回彈補(bǔ)償”。通過(guò)該思路可以很好的解決復(fù)雜成形高強(qiáng)板零件回彈扭曲問(wèn)題，該思路簡(jiǎn)單易懂、清晰明了，可以有效的指導(dǎo)高強(qiáng)板零件調(diào)試。