一種側(cè)圍前立柱整形開裂的工藝處理方案

文／葉夢彬·廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司

汽車模具沖壓過程中出現(xiàn)開裂起皺是最常見的問題，開裂起皺多數(shù)出現(xiàn)在拉延工序，在后工序也有可能出現(xiàn)。開裂起皺一旦出現(xiàn)在后工序，處理的難度往往會大得多。由于側(cè)圍前立柱的造型設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，如果臺階比較大，很容易在整形工序出現(xiàn)開裂，而且很不好處理。本文通過一個(gè)詳細(xì)案例，介紹一種解決側(cè)圍前立柱整形開裂的處理方案。

側(cè)圍前立柱的開裂問題

圖1 為某企業(yè)承制的某車型側(cè)圍前立柱整形開裂情況，前立柱臺階落差有7mm，開裂最大接近4mm，可見問題的難度不小。下面開始對開裂的原因和對策進(jìn)行分析。

圖1 某車型側(cè)圍前立柱整形開裂狀態(tài)圖

側(cè)圍前立柱的拉延、整形工藝分析

原始工藝分析

圖2 為該前立柱的原始拉延工藝局部狀態(tài)圖。可以看出拉延工藝做的比較簡單，盡管臺階做的比較深，但是R 角比較大，同時(shí)立柱前端造型簡單，沒有預(yù)留足夠材料用于補(bǔ)充整形時(shí)的材料需求。

圖2 原始拉延工藝局部狀態(tài)圖

利用AutoForm 軟件對初始拉延工藝進(jìn)行CAE 分析，結(jié)果顯示盡管拉延基本沒有變薄超差(圖3)，但是失效比較嚴(yán)重(圖4)，這就決定了整形的必然失敗。

圖3 拉延變薄

圖4 拉延失效

整形后立柱前端造型變得較復(fù)雜，需要補(bǔ)充的材料較多。在整形的時(shí)候，材料已經(jīng)沒有辦法從外部流入進(jìn)行補(bǔ)充，拉延失效值接近1，宣告工藝失敗，實(shí)際調(diào)試中確實(shí)看到出現(xiàn)了大裂口。

工藝優(yōu)化方案

如果要解決這一類問題，從整形入手是不行的，由于是拉延工藝造成的，需要從拉延著手。要解決這么大的開裂，如果不預(yù)先在拉延工藝預(yù)留一些材料，并且在整形工藝促使材料補(bǔ)充進(jìn)去，顯然開裂就無法解決。必須采取對策達(dá)到拉延能預(yù)留材料又不開裂、整形能促使材料補(bǔ)充到當(dāng)前的開裂部位的目的。

經(jīng)過反復(fù)分析，制訂了如圖5 所示的整形補(bǔ)充材料的方案。

圖5 整形工藝的材料補(bǔ)充方案

這一方案來源于力的傳導(dǎo)原理。整形力往下傳遞到右弧形后，力沿著弧形往左下和右下兩個(gè)方向傳遞。左下傳遞的力通過弧形傳遞給與它相切的左側(cè)弧形，通過左側(cè)弧形形成力的向上傳遞。而力的傳導(dǎo)是通過材料作為介質(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)的，整個(gè)傳導(dǎo)過程伴隨著材料的擠壓、移動，最終形成材料向上(即開裂部位)的轉(zhuǎn)移補(bǔ)充。

從而進(jìn)一步制定出拉延優(yōu)化方案，如圖6 所示，該方案完美地滿足了拉延造型不宜過于復(fù)雜，以及防止開裂、為整形工序預(yù)留材料、整形的時(shí)候材料能補(bǔ)充到開裂部位這3 項(xiàng)要求。

圖6 拉延優(yōu)化方案

用AutoForm 軟件對這一方案進(jìn)行CAE 分析，計(jì)算結(jié)果中的變薄率(圖7)和失效(圖8)都達(dá)到了目標(biāo)要求。

圖7 優(yōu)化方案的變薄分析

圖8 優(yōu)化方案的失效分析

如圖9 所示，模具經(jīng)調(diào)試后，整形開裂已經(jīng)完全消除，側(cè)整形的起皺程度與之前的狀態(tài)基本一致，尖點(diǎn)變薄率也控制在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，因此本方案完美解決了側(cè)圍前立柱整形開裂的問題，沒有引起起皺等其他新的變化。

圖9 施工后前立柱實(shí)物

這是一次非常成功的側(cè)圍前立柱整形開裂的技術(shù)處理過程。處理對策基于對側(cè)圍前立柱拉延工序的工藝分析和采用了一種可以實(shí)現(xiàn)對整形開裂位置進(jìn)行材料補(bǔ)充的方案，使有7mm 臺階，長度超過3.5mm 這樣嚴(yán)重的開裂得到了解決。需要強(qiáng)調(diào)的是，這種利用圓弧對整形開裂部位進(jìn)行材料補(bǔ)充來解決整形開裂的方法，對以后解決類似問題具有重要的參考意義，是一種非常有效的技術(shù)方案。這種方案還可推廣應(yīng)用到其他的整形開裂問題的處理中。

結(jié)束語

以上是一次模具廠家進(jìn)行模具調(diào)試過程中，處理新車型側(cè)圍前立柱出現(xiàn)嚴(yán)重開裂的對策和分析、思考過程。這是一個(gè)具有代表性的問題，對于以后解決側(cè)圍前立柱整形開裂甚至其他的整形開裂問題具有重要的參考意義，同時(shí)這一方案也可以推廣應(yīng)用于解決尖點(diǎn)暗裂等其他的開、暗裂問題。