拉延筋布置对某汽车零件拉深成形质量的影响.pdf

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1、拉延筋布置对某汽车零件拉深成形质量的影响山东临工工程机械有限公司(临沂276000)冯玉慈赵磊合肥工业大学材料科学与工程学院(安徽230009)郑金星刘全坤【摘要】在汽车零件的成形过程中，拉延筋的孔。根据零件结构及模具结构的合理性，制定的工方式和布置方案对零件的拉深成形质量有重要影艺流程为：拉延一修边、冲孔一冲孔、侧冲孔。由响。本文以有限元模拟软件AutoForm为平台，以某于零件成形过程中拉深成形的成败决定着最终产品型号汽车结构件为例，分别研究了拉深成形过程中的质量，因而本文仅对该零件的拉深过程进行模拟等效拉延筋、真实拉延筋两种布置方式对零件成形分析。

2、质量的影响，通过对比分析模拟结果，最终确定了两种方式下满足零件成形质量的拉延筋布置方案。汽车零件中的结构件，形状比较复杂，不规则，且几何型面多为复杂的空间自由曲面，成形过程中材料流动不易控制，各部分变形很不均匀，因图1零件结构而成形出合格的拉深件具有相当的困难。实际冲压二、拉深有限元模型过程中，为有效地控制材料流动、防止起皱及减小成形不充分区域面积，以提高产品的刚性，在不造根据零件的结构特点和产品的性能要求，在成零件开裂的前提下，一般通过调整压边力和设置三维造型软件UG中进行冲压方向调整、工艺补充拉延筋的方法来增加起皱处的法向接触力，从而控面及压料面的设

3、计，将设计好的工艺数模导入到制拉深过程中冲压件凸缘与侧壁的起皱与成形不充AutoForm中，作为拉深凹模的有限元模型，凸模分等缺陷。和压边圈则通过凹模偏置而成。拉深有限元模型如本文以某型号汽车零件为例，用AutoForm软图2所示。件对其拉深过程进行有限元模拟，通过模拟分析得到合理的拉深成形工艺参数与拉延筋布置方案，以指导实际生产。一、零件的结构特点及冲压工艺分析图2拉深有限元模型零件结构如图1所示，外形尺寸为859mmX零件材料为日本钢材SPCD，相当于国内的86mmX38mm，长宽尺寸相差较大。零件上大小08A1(132237)优质碳素结构钢，主要力

4、学性能参数孔总共18个，其中有3个侧冲孔，考虑冲头在模具如表1所示。板料尺寸为980mm×230mmXlmm，空间的布置及冲孔的方向，分两工步冲完所有的摩擦系数为0．16，为了更好地反映实际拉深过程，一4-

5、jl2午考謦孕毋参磊一热⋯加。工一1www．meto1worklnglg$O．comR单元类型选择虽计算效率较低，但能准确计算厚度件在未设置拉延筋时的成形过程进行了初次模拟，与起皱的弹塑性壳单元。拉深时压边力(N)的模拟后的成形极限图及零件的成形性如图3所示。大小根据经验计算公式获得：10尸R=SBy＼O■凸包局部放大图一＼式中，为材料的抗拉强度(M

6、Pa)，S为压边氇0，0一l圈有效投影面积(mm)，y为系数。对以拉延0—0_06_o2O206为主体的零件而言，y的大小为0．29，根据上式计最小应变算的压边力大小为250kN。表1SPCD的主要力学性能参数图3无拉延筋的成形结果屈服强度／MPa抗拉强度应变强化各向异性系数r从图3可以看出，拉延件内部的成形质量非常。l口l9oou／MPa指数nrnlr4l不好，成形不充分区域占据零件总体面积的一半以200l200l200224O．181．5l1．5l1．5上，且零件中间部分存在大面积的严重起皱和起皱趋向区域。左右两侧四个圆角部分的结构特点导致三、有限元

7、模拟板料进料速度较慢，容易出现开裂缺陷，尤其是顶端的两个小凸包。上下直边部分进料速度很快，零有限元模拟时，通常以不添加拉延筋时板料的件成形很不充分，致使零件刚度不足，对于浅拉延成形状况为依据，来决定在压边圈上添加拉延筋的件而言，容易导致卸载后回弹现象的发生。从左边位置并预测拉延阻力的大小，以改善零件的成形质的成形极限图可以看出，零件安全区域距离破裂极量。以下内容将根据无拉延筋的模拟结果合理添加限曲线还有很大的距离，变形余裕度较大；顶端的拉延筋来控制和平衡材料的流动，增大板料的塑性两个小凸包则处在破裂危险区域，与此处的结构特变形程度，提高产品的刚度。点有关

8、。在有限元模拟中，拉延筋的设置方式主要有两2．整段闭合式等效拉延筋的模拟结果及分析种：一是真实拉延筋，即三维造型时在压边圈和凹在等效拉延筋计算器中，结合实际生产的经验模上添加拉延筋几何模型，将拉延筋作为整个有限值，采用半圆形拉延筋，其参数为：槽出入口圆角元模型的一部分，对其进行网格划分，一起参与计半径为3mm，筋高为6mm，筋圆角半径为6mm，算和网格的再划分；二是等效拉延筋，即不使用实槽宽为12mm，对应的约束阻力因子为0．536。拉延际的拉延筋几何模型，而是将真实拉延筋用一条含筋放置在压料面上，距凹模口25mm，且不同位置有真实拉延筋主要参数的拉延筋

9、线来代替，曲线为处等效拉延筋的作用力均相等。整段等效拉延筋的真实拉延筋中心的位置