尾門(mén)內(nèi)板材料利用率提升方案研究

0 引言

尾門(mén)內(nèi)板是SUV車(chē)型白車(chē)身重要組成部件，但尾門(mén)內(nèi)板材料利用率一般低于白車(chē)身平均材料利用率

。尾門(mén)內(nèi)板具有形狀復(fù)雜、深度起伏大的特點(diǎn)，如何在滿足成形性指標(biāo)的情況下提高材料利用率對(duì)降低車(chē)身制造成本尤為重要。

1 問(wèn)題分析

尾門(mén)內(nèi)板材料利用率按照公式（1）計(jì)算，尾門(mén)內(nèi)板形狀及沖壓工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵位置如圖1所示。后擋風(fēng)玻璃處（見(jiàn)圖1中H）產(chǎn)生大量廢料是造成整體材料利用率較低的直接原因，同時(shí)在A-A截面中②、③位置決定了壓料面Y軸方向的最高點(diǎn)位置，輪廓L

、L

決定了壓料面Y軸方向整體形狀及圖2中a

、a

補(bǔ)充面形狀，輪廓L

形狀決定了壓料面X軸方向整體走勢(shì)及圖2中a

、a

補(bǔ)充面形狀。尾門(mén)內(nèi)板形狀復(fù)雜，為了滿足成形性需要，通常在后擋風(fēng)玻璃區(qū)域設(shè)計(jì)1個(gè)或多個(gè)工藝孔，如圖3所示。為了保證工藝孔在制件成形過(guò)程中不出現(xiàn)圖3虛線方向的開(kāi)裂，通常加大D

、D

區(qū)域的材料流入量，造成制件板料尺寸增大，材料利用率降低。

發(fā)乎生活的情感是藝術(shù)創(chuàng)作的基礎(chǔ)，充滿感情的語(yǔ)言是藝術(shù)感染的條件。羅春輝作畫(huà)非常重“情”，表現(xiàn)“令自己感動(dòng)的東西”是其一貫的創(chuàng)作主張。南方人特有的細(xì)膩與敏感加之具有詩(shī)人一般的情懷，其審美感覺(jué)極其敏銳，他善從自然中發(fā)現(xiàn)和捕捉觸動(dòng)心靈的生動(dòng)細(xì)節(jié)和瞬間，平常環(huán)境的樸素題材也一樣入畫(huà)，而且還能賦予詩(shī)化的意境。他的這種以真情實(shí)感的“合情”為根本，化成的各種曼妙、蘊(yùn)藉或是磅礴的畫(huà)面情懷，予人以深沉的感動(dòng)。每每重觀其作品，都能讓人在贊嘆其色彩的亮麗和意境的別致，感受到他“心有猛虎，細(xì)嗅薔薇”的創(chuàng)作情感。

2 材料利用率提升方案

尾門(mén)內(nèi)板材料利用率提升方案：①優(yōu)化落料排樣，在料片切斷處采用鋸齒形狀，減小料片質(zhì)量達(dá)到提升材料利用率目的；②通過(guò)沖壓工藝方案的優(yōu)化，如拉深深度、補(bǔ)充面、分模線優(yōu)化，減小廢料區(qū)以提升材料利用率；③優(yōu)化壓料方式及拉深方式，提升材料利用率。

以某車(chē)型尾門(mén)內(nèi)板為例，對(duì)比其沖壓工藝優(yōu)化前、后成形性指標(biāo)及材料利用率情況。沖壓中心及沖壓方向如圖4所示。根據(jù)圖5中

截面制件形狀最低點(diǎn)確定壓料面形狀及拉深深度，垂直于送料方向兩側(cè)采用側(cè)修邊，修邊線到補(bǔ)充面圓角切線的距離設(shè)計(jì)為5 mm，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定，成形后板料線不經(jīng)過(guò)雙筋外圈筋的中心線。

板料牌號(hào)為DC06，厚度為0.65 mm，材料參數(shù)如表1所示。材料硬化曲線選擇Ludwik公式表達(dá)，屈服準(zhǔn)則選擇Hill屈服準(zhǔn)則，F(xiàn)LC曲線選擇Keeler公式。由于壓料面弧度較大，在板料送料方向左、右側(cè)設(shè)置擋料器。工藝參數(shù)設(shè)置壓邊力為1 000 kN，壓邊圈行程為220 mm，摩擦系數(shù)為0.15，板料初始網(wǎng)格為20 mm。

由于尾門(mén)內(nèi)板形狀復(fù)雜，成形時(shí)需要在后擋風(fēng)玻璃處板料設(shè)置工藝孔，拉深過(guò)程中為了避免工藝孔邊緣過(guò)度減薄而開(kāi)裂，在圖3中

、

位置需要較大的材料流入量。為了減小材料外部流入量，將后擋風(fēng)玻璃處工藝孔改為圖9所示，同時(shí)為了控制成形過(guò)程板料狀態(tài)，在工藝孔處增加內(nèi)壓料。外壓料壓邊力為1 300 kN，行程為180 mm，內(nèi)壓料壓邊力為300 kN，行程為90 mm，有限元模型如圖10所示。成形過(guò)程及模擬結(jié)果如圖11所示，在壓料過(guò)程存在局部狀態(tài)失穩(wěn)（見(jiàn)圖11（a）圓圈處），隨著壓邊圈下行，失穩(wěn)部分材料被較好地拉伸展開(kāi)。壓邊圈下行過(guò)程中，材料存在輕微波紋（見(jiàn)圖11（b）圓圈處），但隨著壓邊圈下行，波紋完全展開(kāi)。產(chǎn)品區(qū)域除局部區(qū)域外（見(jiàn)圖11（c）圓圈處），其余區(qū)域塑性應(yīng)變均大于0.03；制件局部區(qū)域存在微弱潛在起皺風(fēng)險(xiǎn)（后期模面進(jìn)行局部強(qiáng)壓），其余產(chǎn)品區(qū)域均無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，滿足工藝要求。材料利用率由48.6%提升至49%（不考慮中間工藝孔廢料重新利用）。

3 材料利用率提升方案分析

3.1 拉深深度及補(bǔ)充面優(yōu)化

Study on Carbon Emission Driving Factors and Low-carbon Policy of Transportation Industryin Henan Province

根據(jù)尾門(mén)內(nèi)板形狀特征及成形過(guò)程的材料流動(dòng)特點(diǎn)，優(yōu)化圖5中①、②處壓料面形狀，將壓料面抬高，尤其是②處壓料面高于成形制件最低點(diǎn)，進(jìn)一步降低圖7（a）中圓圈處補(bǔ)充面高度。壓邊力為1 300 kN，壓邊圈行程為180 mm，成形過(guò)程及模擬結(jié)果如圖8所示，壓料過(guò)程中存在局部狀態(tài)失穩(wěn)，隨著壓邊圈下行，失穩(wěn)部分材料被拉伸展開(kāi)。成形后產(chǎn)品區(qū)域塑性應(yīng)變均大于0.03，不存在潛在起皺風(fēng)險(xiǎn)，滿足工藝要求，優(yōu)化后的材料利用率由45.8%提升至48.6%。

Docker是基于LXC（Linux Container）的容器引擎[1] [2]。由圖 11可以看出，與傳統(tǒng)的虛擬化不同之處在于Docker容器是直接在操作系統(tǒng)層面上實(shí)現(xiàn)虛擬化，通過(guò)操作系統(tǒng)的進(jìn)程進(jìn)行區(qū)分，與其他容器共享內(nèi)核。不需要如傳統(tǒng)的VM 技術(shù)一樣對(duì)硬件進(jìn)行仿真，沒(méi)有帶來(lái)額外的中間層開(kāi)銷(xiāo)。因此Docker容器資源利用率極高，并且執(zhí)行效率可以近似達(dá)到宿主機(jī)的物理機(jī)性能。

3.2 壓料方式優(yōu)化

成形過(guò)程及模擬結(jié)果如圖6所示，成形過(guò)程、成形后塑性應(yīng)變（產(chǎn)品區(qū)域大于0.03）及潛在起皺風(fēng)險(xiǎn)滿足工藝要求，材料利用率為45.8%。

3.3 拉深方式優(yōu)化

根據(jù)尾門(mén)內(nèi)板形狀特點(diǎn)，將沖壓方向旋轉(zhuǎn)180°，采用三動(dòng)拉深的方式，進(jìn)一步減小補(bǔ)充面廢料。有限元模型如圖12所示，上壓邊圈行程為160 mm，壓邊力為800 kN，下壓邊圈行程為80 mm，壓邊力為1 100 kN。成形過(guò)程及模擬結(jié)果如圖13所示。成形過(guò)程中存在兩處輕微的波紋（見(jiàn)圖13（b）圓圈處），成形到底后完全展開(kāi)。成形后制件區(qū)域塑性應(yīng)變均大于0.03，在圖13（b）對(duì)應(yīng)波紋區(qū)域成形到底后存在一定的潛在波紋風(fēng)險(xiǎn)（見(jiàn)圖13（d）圓圈處），其余產(chǎn)品區(qū)域均無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，成形過(guò)程滿足工藝要求，材料利用率為49.6%。

3.4 鋸齒板料形狀優(yōu)化

按圖14所示方式將板料切開(kāi)處的直線邊界優(yōu)化為鋸齒形邊界，進(jìn)一步減小板料質(zhì)量。以圖10模型為基礎(chǔ)，對(duì)板料進(jìn)行鋸齒形優(yōu)化處理，分析結(jié)果如圖15所示，塑性應(yīng)變除局部區(qū)域小于0.03（大于0.02）外，均大于0.03；潛在起皺區(qū)域無(wú)明顯變差，滿足工藝要求，材料利用率由48.6%提升至49.7%。

4 結(jié)束語(yǔ)

從減小拉深深度、優(yōu)化補(bǔ)充面、工藝孔樣式、壓料形式、拉深方式及鋸齒形板料形狀優(yōu)化方面提出提升尾門(mén)內(nèi)板材料利用率的方法，沖壓工藝設(shè)計(jì)中需要根據(jù)尾門(mén)內(nèi)板的形狀特點(diǎn)結(jié)合車(chē)型產(chǎn)量，綜合考慮增加內(nèi)壓料及采用三動(dòng)拉深方式的性價(jià)比，選擇合理的優(yōu)化措施，在確保成形質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)制件材料利用率的提升。

[1]韋榮發(fā),蒙世英,石 峰,等.提升汽車(chē)覆蓋件材料利用率的研究與應(yīng)用[J].模具工業(yè),2018,44(8):20-24.

[2]劉 磊.汽車(chē)?yán)錄_壓零件材料利用率提高方案解析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2018(14):195-196.