汽车U型梁成形回弹控制工艺优化

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1、仕泰隆国际工贸城全球招商热线：0517—86299999网址：www．stljt．com汽车U型梁成形回弹控制工艺优化黄晓磊，叶立渊，聂辉奇瑞汽车股份有限公司(安徽芜湖241006)【摘要】根据u型梁在成形过程中不同阶段的应力状态分析，得出U型梁变形回弹原理。通过改变制件内部的应力状态，结合材料本身弹性回复的特性，设计了一套具有弧形压料板及下部内缩式凸模结构的模具来控制回弹。此方法对实际生产具有指导意义。关键词：U型梁；高强度钢板；回弹；变形分析；工艺优化中图分类号：TG385．2文献标识码：BSpringbackControlandProc

2、essOptimizationf0rAutomotiveU—ShapeBeam【Abstract】AccordingtoanalysisthestressstateforU-shapebeamintheformingprocessofdifferentstages，theU—beamdeformationspringbackprinciplewasobtained．Bychangingthepartsoftheinternalstressstateandusingthematerialcharacteristicsofelasticrecov

3、ery，amohtwitharc—padandlowerinsideshrinktypepunchwasdesignedtocontrolspringback．Itwasguidancefortheaetualproduction．Keywords：U—shapebeam；highstrengthsteel；springback；deformationanalysis；processoptimization1引言2U型梁回弹变形分析汽车轻量化是当前汽车工业的发展方向，随着国家针对汽车梁类结构件的形状特点，大部分可根据节能减排、绿色环保政策法规

4、的逐步实施，汽车轻量化其截面将其简化为类似U型梁。可根据梁变形的过为越来越多的企业所重视。出于安全『生的考虑，汽车车程将其分为3个阶段：身轻量化显得尤为重要，高强度薄钢板在汽车车身制造(1)弹性变形阶段。中得到广泛应用。在汽车车身中，高强度钢板在梁类板料在变形过程中结构件中应用最为普及。然而，高强度钢板的机械I生能受到模具施加的压力而与普通低碳钢板有很大差异，导致这类材料冲压而成的产生了弯矩，由于变制件回弹量远大于普通低碳钢制件，使得回弹问题相当形初期受到的弯矩突出，成为汽车覆盖件冲压成形领域关注的热门课题-。较小，板料外侧I及内板料冲压成形

5、过程中回弹问题的控制方法一般可侧Ⅲ受到的应力均小于以分为两类：一是制定合理的成形工艺，改变板料成形材料的屈服强度，板料过程的应力状态，或使板料发生充分塑性变形，产生加仅发生弹性变形。根据工硬化来抑制回弹变形的发生；二是通过修正模具型板料变形受力特点，在面或模具结构进行回弹补偿或过正，使其卸载后的形应力中性层Ⅱ以外为拉(b)状与制件形状相符或接近。在实际生产中这两种方法伸变形区，以内为压缩冈1板料变形内切向可结合使用。本文针对梁类件在成形过程中的应力变形区，如图l所示。应力分布示意图特点分析，通过改变制件内部的应力状态结合材料本此时板料变形区可

6、近似一U型梁州弹示意身弹性变形的特性来控制回弹，指导优化工艺。认为处于线性应力状l——变形区放大网·38·《模具制造)2013年第2期CEPC蠢。黑——中国昆山——网址：Ⅵ哪．stl~t．COlll态，如图2a所示。生的加工硬化程度最大。为将u型梁成形后的回弹控制在理想的范围内，可利用材料本身弹塑性变形的特点结合材料变形部Ⅱ⋯一位充分塑性变形后引起的加工硬化来控制回弹量。三三如图3所示为设计的一种U型梁拉伸模结构图。此结Ⅲ构较一般拉伸模有两点优化回弹之处：在凹模底部增(a)(b)(c)加了一弧形压料装置和凸模下部采用了内缩式结构。图2弯曲时板

7、料变形区内切向应力分布示意图1，47a一弹性弯曲b——弹塑性弯曲c——纯塑性弯曲(2)弹塑性变形阶段。随着弯矩的继续增大，板料的曲率不断增大，变形区处于弹性变形状态的部分由内、外表层开始向应力中性层过渡到塑性变形状态。沿板料厚度方向以应力达到屈服强度的层次为界线划分为弹性变形区与塑性变形区，变形区内的切向应力分布如图2b。此阶段弹性变形与塑性变形共存，当卸载外力后，成图3u型梁回弹控制优化模具示意图形制件塑性变形区的材料中仍存在残余变形。当弹1．凹模2．压边圈3．板料4．氮气弹簧性变形区材料弹性恢复及塑性变形区材料的弹性变5．弧形压料板6．内

8、缩式凸模7．顶杆形恢复后，制件会表现出较大的回弹。在凹模与压边圈闭合后，凹模带动压边圈下行。(3)纯塑性变形阶段。在凸模与板料接触时，板料在凸模的作用下开始变形，当