基于Autoform的鋁制加強件回彈補償研究與應用

徐小佳,劉海東,潘勇輝,黃予聰

(柳州廣菱汽車技術有限公司，廣西柳州 545007)

0 引言

以往對回彈的修改，要求技術員有豐富的工作經驗和高超的技術水準，而且一般是在模具加工完成，試模出件后，在檢具上才能檢測零件的尺寸合格率。這個時候發現零件的尺寸超差，就需要對模具進行局部補焊加工、研配調試從而將尺寸改到公差范圍內。更甚者，需要對模具型面進行全型面的降刻加工，這將花費更多的時間去做品質提升。然而這樣的修改方案存在一個很大的弊端：一次修改不能將零件改合，需要二次、三次修改的可能。模具經過多次補焊，容易造成焊接區域有焊縫開裂的現象，影響模具的外觀質量，也影響模具的使用壽命以及安全等[1]。

在科學技術快速發展的今天， CAE回彈相關的技術表現了突出的優勢，AF(Autoform)更是其中的一員。AF不僅僅是對零件成型中的開裂起皺等現象有十分可靠的前瞻功能，也逐步地完善回彈分析的可靠性，甚至引入了模擬檢具狀態下的重力回彈分析。這就相當于在軟件中模擬零件試模—檢測—方案輸出—修模—壓件—檢測—方案優化，這樣一個循環往復的過程，在理想的狀態下只需要對模具進行一次加工，就能得到合格的產品零件。依托AF的回彈分析能力，探究其回彈分析理念，對汽車模具行業有著極其重要的意義。

1 零件模型的建立

以某車門的鋁制窗框加強板為例，采用左右件雙件成型，如圖1所示。

圖1 窗框加強板左右雙件成型示意

零件材質為GMW15192M-AL-S-5000-S-90-U-1.20T-EFLD，料厚1.2 mm，此類零件為鋁制高強板，根據以往的經驗反饋，此類零件回彈較大，大部分屬于整體變形扭曲。其材料性能參數見表1。

表1 GMW15192M-AL-S-5000-S-90-U的材料性能參數

設計的工藝內容為：成型—切邊+沖孔—切邊+沖孔—翻邊+整形+分離,如圖2所示。

圖2 成型工藝流程

在確認零件的成型情況符合評判標準后，開始對零件的回彈進行詳細的分析。分析的基本設置是要求在每一道工序計算完成后都加入回彈計算，如圖3所示。

圖3 AF分析工作流程

在最后一道工序的回彈中(M41)，模擬了檢具的定位基準，包括定位銷及支撐S面。這是為了讓回彈貼近零件真實的檢測狀態，從而模擬更為真實的結果，如圖4所示。

圖4 零件的檢測基準

對原始的數模進行分析，得到如圖5所示的回彈結果。

圖5 原始零件的AF回彈結果

2 回彈方案分析

零件的回彈結果趨向于整體扭曲，回彈量約在±2 mm以內，但零件合格的公差要求是在±0.5之內。由圖可知，該零件的回彈呈現出不規則扭曲的態勢，零件60%以上的型面超差。假如就采用以往項目的制造模式，用原始數據加工模具，最終得出的零件尺寸合格率低、型面嚴重超差、模具將面臨多次修改的境況。

試驗借助AF的回彈分析模塊，模擬修正回彈補償方案。在方案的探討階段，驗證了包括局部回彈補償修改，以及1倍、1.2倍、1.5倍比例的整體回彈補償方案在內的多種方案。結果顯示，按1.2倍的整體回彈補償方案效果最好。以此展開討論，數據模型如圖6所示。

圖6 回彈補償數據模型

零件回彈整改數據與原始零件的數值對比如圖7所示。

圖7 零件回彈補償量示意

接下來，研討回彈補償的具體實施工序，如圖8所示。四工序內容中，第一工序和第四工序均含有成型類工作內容，第二工序和第三工序則是切邊沖孔。為保證切邊沖孔的準確性，定下第二工序和第三工序不作回彈補償的基調。其后則是驗證第一工序和第四工序回彈補償的效果。

圖8 回彈補償的具體實施工序

3 AF模擬分析及驗算

將討論的方案在AF中分析驗證，結果見表2。

表2 回彈方案驗證對比表

方案二中回彈詳細結果如圖9所示，在AF的分析模擬中，該零件的回彈趨勢較好。

圖9 補償后的零件AF回彈結果示意

4 實踐驗證

將方案二中的回彈整改數據用于模具加工，零件加工研配完成后，首次全工序樣件掃描結果如圖10所示。

圖10 補償后的零件真實回彈掃描結果示意

由圖10可知，CMM檢測樣件3件，零件平均合格率為94%。

5 結束語

首次出件檢測的合格率越高，模具修模的次數就越少，模具補焊的程度也越少，人員和設備的投入就越少，模具外觀質量和使用質量也越高。從該鋁制加強件的回彈分析及實踐驗證中得出結論，AF的回彈分析方法可以大大節約模具制造成本和模具制造周期[2]。

在今后的發展中， AF的回彈分析計算將是未來模具行業發展的一個大趨勢。將現場中實際會產生成本的工作在電腦中分析模擬并計算出一個最優的解法。從而節約現場模具修模的時間、人員成本，這也是模具業務中，零件品質的提升的一個重要體現。從小型零件著手到中大型零件，逐步加入更多影響回彈的因素[3]，這將需要從業人員進一步地探索。