淺析基于鋁門外板模具關鍵技術解決方案

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致其成形困難，回彈可控難度大，因此前期設計階段尤為重要。本文以鋁基門外板為素材淺顯論述前期設計階段的三種關鍵影響要素，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計尤為重要，同時前期回彈補償至關重要。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)庫已有關鍵參數(shù)，針對拉延筋、縮比、符型要求等相關全流程設計標準快速進行設計開發(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)量關鍵因素，通過數(shù)據(jù)庫及CAE 模擬增強了前期產(chǎn)品質(zhì)量風險識別，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械性能最佳。

圖3 三種分析材質(zhì)的機械性能參數(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)部門也基于此輪細化相應的調(diào)整措施，首輪出件，產(chǎn)品品質(zhì)即可超預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險，下面針對實際±2.0mm 的偏差相應論述，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，通過嚴謹?shù)睦咏钤O計手段、更加正態(tài)趨近實際生產(chǎn)壓機參數(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，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)籌識別各潛在的風險問題點，風險前置關閉的理念，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鍵因素及解決方案，充分考慮各種潛在風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)量不僅需要準確地模擬仿真和有效的補償策略，現(xiàn)場調(diào)試人員的細致調(diào)整對質(zhì)量的結(jié)果也起到關鍵作用。只有在整個團隊秉持著追求產(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。