淺析基于鋁門外板模具關(guān)鍵技術(shù)解決方案

文／胡勇，董智超，袁安剛，尚明晶·一汽模具制造有限公司

隨著汽車輕量化的發(fā)展趨勢，全鋁車身或部分鋁基沖壓件替代鋼在國內(nèi)外車型應(yīng)用越來越多，這也給沖壓模具帶來新的挑戰(zhàn)和變革，沖壓模具開發(fā)企業(yè)需要在鋁板模具開發(fā)方面進(jìn)行研究，積累經(jīng)驗，迅速解決鋁合金材料帶來的新問題。

鋁基材料自身材料屬性導(dǎo)致其成形困難，回彈可控難度大，因此前期設(shè)計階段尤為重要。本文以鋁基門外板為素材淺顯論述前期設(shè)計階段的三種關(guān)鍵影響要素，針對此三種要素中可控因素，在沖壓過程中如何高效、高質(zhì)量地進(jìn)行工藝優(yōu)化，提供有效的解決方案。

產(chǎn)品介紹

鋁基門外板產(chǎn)品造型與傳統(tǒng)鋼基產(chǎn)品不同，多數(shù)采用隱藏式手扣，產(chǎn)品曲面更加平順，圓角更大，產(chǎn)品前期盡可能降低其面品和尺寸風(fēng)險。產(chǎn)品材質(zhì)為6系鋁合金。產(chǎn)品回彈特別難以控制，因此前期沖壓工藝設(shè)計尤為重要，同時前期回彈補(bǔ)償至關(guān)重要。產(chǎn)品簡圖如圖1 所示。

圖1 產(chǎn)品RPS 點及匹配區(qū)域示意圖

工藝規(guī)劃

全鋁封閉自動線生產(chǎn)方式

工藝規(guī)劃為4 序：OP10 拉延→OP20 修邊、沖孔、側(cè)修邊→OP30修邊、側(cè)修邊、翻邊→ OP40翻邊、整形。工藝規(guī)劃簡圖如圖2 所示。

圖2 工藝規(guī)劃簡圖

工藝規(guī)劃要點布局

產(chǎn)品材質(zhì)為6 系鋁合金，成形方式采用拉延形式，基于過往項目數(shù)據(jù)庫已有關(guān)鍵參數(shù)，針對拉延筋、縮比、符型要求等相關(guān)全流程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)快速進(jìn)行設(shè)計開發(fā)；針對材質(zhì)波動、收料線、壓料翻邊這三種影響產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵因素，通過數(shù)據(jù)庫及CAE 模擬增強(qiáng)了前期產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險識別，做出針對性措施，主要通過如下方案予以控制解決。

⑴鋁基材料的固有屬性，同一廠家、同等牌號的材質(zhì)機(jī)械性能，在時效期內(nèi)性能參數(shù)也會存在一定波動，僅僅是微小的差異，對于產(chǎn)品質(zhì)量的波動也是巨大的，下面詳細(xì)闡述，基于同一牌號，兩批次板料與理論分析材質(zhì)的回彈狀態(tài)對比。三種模擬材質(zhì)的性能參數(shù)如圖3 所示，結(jié)論為第二批次的板料機(jī)械性能最佳。

圖3 三種分析材質(zhì)的機(jī)械性能參數(shù)對比

基于上述性能參數(shù)的微小波動差異，分別進(jìn)行CAE仿真分析，得出回彈變化趨勢及結(jié)論，如圖4所示。

圖4 三種分析材質(zhì)的理論回彈分析結(jié)果

針對回彈變化較大區(qū)域和尺寸要求，再次優(yōu)化回彈精算策略及SIGMA 虛擬調(diào)試驗證模塊，最大限度內(nèi)滿足高品質(zhì)要求，同時NC 數(shù)據(jù)后續(xù)部門也基于此輪細(xì)化相應(yīng)的調(diào)整措施，首輪出件，產(chǎn)品品質(zhì)即可超預(yù)期滿足客戶階段需求，首件ATOS 檢測與最終CAE 理論模擬結(jié)果如圖5 所示。

圖5 首件檢測狀態(tài)與CAE 理論狀態(tài)對比

⑵拉延收料線的微小波動也會給產(chǎn)品質(zhì)量帶來巨大的潛在風(fēng)險，下面針對實際±2.0mm 的偏差相應(yīng)論述，如圖6 所示。

圖6 收料線波動2mm，CAE 理論狀態(tài)對比

針對收料線波動對回彈變化的對比，CAE 與CAM 階段在數(shù)字手段加持下，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦咏钤O(shè)計手段、更加正態(tài)趨近實際生產(chǎn)壓機(jī)參數(shù)模擬、不等間隙控制加工的理論數(shù)據(jù)等，最大限度控制板料的流入，行之有效地解決實際生產(chǎn)中板料的流入對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。板料敏感區(qū)實際流入量與理論最大偏差小于1.0mm，如圖7所示。

圖7 實際流入量與CAE 理論狀態(tài)對比

⑶前期工藝規(guī)劃針對翻邊區(qū)域是否采用下壓料對于產(chǎn)品的回彈控制至關(guān)重要。前期通過縝密的工藝規(guī)劃搭建了各工序穩(wěn)健分析，充分考慮各序locating、close 等評價指標(biāo)，保證了沖壓工藝的合理性，以及模具制造和調(diào)試、零件生產(chǎn)的順利實現(xiàn)。對于翻邊工 藝內(nèi)容嘗試驗證多種壓料方式對產(chǎn)品質(zhì)量變化趨勢并結(jié)合CAE 分析；進(jìn)行行之有效的數(shù)據(jù)后處理，為制件調(diào)試及質(zhì)量提升提供理論數(shù)據(jù)支持，可有效縮短制件調(diào)試周期，降低成本。前門外板翻邊區(qū)域有無下壓料的理論與實際狀態(tài)對比，如圖8、圖9 所示。

圖8 前門外板有無下壓料理論回彈結(jié)果對比

圖9 前門外板有無下壓料實際回彈結(jié)果對比

通過縝密的工藝規(guī)劃，未雨綢繆的全流程統(tǒng)籌識別各潛在的風(fēng)險問題點，風(fēng)險前置關(guān)閉的理念，有效降低后工位的質(zhì)量問題發(fā)生，為客戶提供完美極致的產(chǎn)品解決方案。

結(jié)束語

基于鋁基材質(zhì)的門外板，淺析前期工藝開發(fā)與回彈控制的三點關(guān)鍵因素及解決方案，充分考慮各種潛在風(fēng)險點并制定行之有效的措施，可以有效降低模具的開發(fā)成本，為客戶提供極致的產(chǎn)品。本文前期的工藝規(guī)劃階段充分考慮產(chǎn)品特定屬性，產(chǎn)品質(zhì)量不僅需要準(zhǔn)確地模擬仿真和有效的補(bǔ)償策略，現(xiàn)場調(diào)試人員的細(xì)致調(diào)整對質(zhì)量的結(jié)果也起到關(guān)鍵作用。只有在整個團(tuán)隊秉持著追求產(chǎn)品極致解決方案的前提下，才能保證輸出高端產(chǎn)品、高端模具，幫助客戶成功。