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背门内板浅成型工艺开发和模具设计
背门内板是汽车覆盖件中关键零件之一,有成型难度高,材料利用率低等问题,如何提高背门内板的零件质量,以及通过提高材料利用率降低制造成本,这是汽车设计开发和模具开发者面临的一大问题.本文主要介绍浅拉延在背门内板零件上的应用,利用CAE分析软件,确保零件成品质量的前提下提高背门内板材料利用率,降低生产制造成本.
1零件成型工艺分析
下图所示为汽车背门内板的零件数模,材质为CA-DC05-FD-Q/JDJ-GY66-2015,料厚0.7mm,零件外形尺寸为：1390mm x 1220mm x 320mm,主机厂对材料利用率要求为56%,鉴于之前对背门内板的统计分析来看,材料利用率基本在50%左右,距离客户的要求56%还差的比较远,如果用传统的拉延方式,必然达不成客户的要求,在此基础上考虑采用浅拉延提高材料利用.
1.1 前期的零件数模分析评估
①根据经验分析,此零件风险点最大的位置在窗框位置的胶条密封面上,此处零件形状呈V型,工艺性差,容易产生起皱问题,密封面质量要求高,因在此位置的数模必须细化,在保证零件各方面要求的前期下,经过CAE软件模拟分析,对零件的形状、尺寸、精度要求等提出合理化建议,CAE分析的结果如下图：
②根据CAE分析结果,图示出在密封面局部R处造型急剧,加大起皱风险,提出工程变更申请书(ECR,engineering changereport)进行设变,更改零件造型,消除尖角平顺处理型面,通过过程查看发现,此两处起皱在成型过程已经出现,另外针对数模的一些不合理的地方提出的ECR,做出设变数模,做CAE分析验证,确保有效改善.ECR是前期数模沟通的重要手段,用来消除数模开发的一些工艺不合理问题,为后期模具开发制造提供保障.详见下图：
1.2零件工艺补充与CAE模拟分析
①要达成57%的材料利用率,此零件的拉延补充部分要尽量少,因此选用了浅成型拉延,压料面高过零件最低点,尽量抬高压料面,上模增加外压边圈,在凹模接触料前开始压料,确保拉延稳定性,具体工艺补充面如下图所示：
②CAE分析设置如下,比普通的拉延相比,上模增加了周圈压料,上压料板Pad压力设为定值20T,内压边圈压力40T,外压边圈压力100T,摩擦系数0.17*
③经过多次计算验证,最终得到了一个最优化的结果,并在最优化结果的基础上进行极限CAE分析,使得零件的CAE分析状态在规定的一个区间内保持稳定,利于后期现场调试经过优化后的CAE,窗框起皱风险部分在成型过程中的起皱现象消除,处于一个可控的范围.
2拉延模具结构
根据CAE分析结果和工艺排布,整体布置结构见如下图所示：
模具外形尺寸：2560mm x 2120mm x llOOmm.
模具材料：内压边圈、凸模、外压边圈、压料板、凹模采用TGC600材质,局部表面淬火,热处理硬度50HRC以上,下模座采用HT300铸铁材质.
力源与行程：上模压料板Pad采用氮气弹簧作为力源,压料力大小为20T,行程为lOOmm,下模内与外压边圈采用机床的顶杆作为力源,压边力大小为140T,行程为120mm.
限位方式：上压料板采用侧销作为工作和安全限位,下压边圈采用等高套筒加螺杆作为安全限位,上模压力源采用的氮气弹簧串联,方便后期制作对压料力的控制,以及生产过程中监控压料力,见上右图所示.
3实际零件状态
现场实际制作出来的零件经过调试,零件面品没有问题,密封面无起皱现象,零件合格率95.5%按时交付客户,到达客户处生产状态稳定.零件材料利用率达到57.8%,超额达成既定目标.
4结语
通过对汽车背门内板的数模分析设变、CAE工艺分析,通过三动浅成型拉延的方式,在保证板件品质的基础上提供了材料利用率,这种方式为其他车型的背门内板、轿车的尾箱内板以及其他覆盖件的拉延提供了新的思路参考.
模具设计论文范文结:
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