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为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平。——张载
汽车纵梁冲压回弹的分析研究!
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摘要:载重汽车车架纵梁是汽车最重要的承载部件之一,纵梁在
压弯过程中,由于所用钢板强度较高,制件很长,冲压成形卸载后发
生的U型截面侧壁的外扩和内缩(横向回弹)、U型截面的扭转以及
纵向端头翘曲(纵向回弹)等问题,造成车架铆接后,整体形位尺寸
超差,车架的对角线尺寸超差。这些超差严重影响了生产效率和汽车
的整车可靠性。为消除以上问题,保证汽车装配的顺利进行,提高产
品品质、提高产品的可靠性,针对上述问题利用DYNAFORM数值模
拟软件进行了研究分析,找出了纵梁的回弹规律,并根据计算结果提
出了模具改进方案。
关键词:纵梁;回弹;翘曲;有限元分析;数值模拟
前
随着我国汽车工业和模具制造业的飞速发展,数字化、自动化、
高效化已成为21世纪工业制造业的发展趋势。汽车模具
CAD/CAE/CAM技术是当今国际上用于解决汽车车身模具关键问题的
高新技术。
目前,发达国家十分重视结合本国实际独立自主地开发自己的3C
技术,而我国汽车覆盖件和模具工业与国外的最大差距就在于此。中
国汽车工业要想在未来瞬息万变、竞争激烈的国际市场中处于有利的
地位,就必须具备车型的系统化开发能力与现代化设计和制造手段,
其中关键部分之一就是模具设计及其工艺设计与分析。在模具设计与
工艺设计与分析过程中,回弹问题是到目前为止还未得到解决的世界
为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平。——张载
难题。它对于拉延模、翻边模以及切边模的型面设计与模具制造以及
产品件能否保证尺寸精度和成形品质,直至对整车的品质都有重要影
响。由于大型冲压件形状复杂,难于事先确定其回弹量和坯料形状,
往往需要花费大量时间进行反复实验,致使模具调试时间长,加工品
质低,制模成本高,且要耗费大量的人力、物力。而对板材成形回弹
和坯料形状等进行数值模拟研究,不仅具有理论价值,而且具有重要
的实际意义。
1、纵梁回弹缺陷及产生机理
汽车纵梁是重要的承载部件,它是由两个简单U型截面的内外板
组装而成。通常将其内板称为加强板,将其外板称为纵梁。纵梁弯曲
成形后由于发生回弹变形引起的主要缺陷:图1(a)U型截面侧壁的内
缩或外张;图1(b)U型截面的扭曲;图1(c)沿纵梁轴向翘曲。
这种缺陷将给纵梁的装配造成很大困难,因此,对纵梁产品品质
的最大要求是制件尺寸精度问题。汽车纵梁板厚一般为7mm左右,材
料为16MnL钢。通常采用落料冲孔和压弯成形两道工序。由于材料强
度很高,成形后翼面具有强烈的向外翘曲现象。虽然制件每个横截面
都是U型弯曲,但由于沿制件纵向轮廓有很大的改变,造成制件各个
部位变形不均匀,致使冲压成形后产生纵向翘曲和翼面翘曲问题的出
现。
2、数字模拟分析的基本理论
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