正交試驗法在沖壓件質量改進中的應用研究(二)

正交試驗法在沖壓件質量改進中的應用研究(二)

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正交試驗法在沖壓件質量改進中的應用研究(二)

2022-05-17


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轉發自:視界


作者:魏霄俊

(同濟大學汽車學院,上海 200092)


拉延決定著產品平直、制造節拍及制造運營費用。

拉延工序設計過程中,要全面權衡拉延角度、材料規格、壓邊圈等要素的干擾,工藝補充面參數多,如工藝規劃、設備沖次、拉延力、材料性能指標、清洗機油量等。

根據經驗,上述因素對零件品質的影響程度和方向存在差異,同時,各因素內部亦存在復雜的關系。

如,拉延力和清洗機油量的改變均會導致門鉸鏈區域的材料厚度變化,上述波動有時發生累積作用,有時亦會發生中和作用[1]。

受限于客觀條件及成本,本文對沖壓制造時可監控的指標數據的3個要素展開研究:摩擦因數(即匹配制造時擠干輥壓力)、壓邊力和壓邊圈行程。

根據以往經驗,這3個參數是導致零件開裂的重點要素。

同時,根據之前沖壓制造過程的調試記錄,上述3個要素亦是左前門內板門鉸鏈處變薄率異常的最主要原因。

3.2 作用因素定義

采用 3 因素 3 水平正交試驗,即c=3、t=3,最低行數要求為:量問題有開裂、疊料、成型不充分、拉延棱、劃傷等。

目前汽車外板零件拉延成形步驟的仿真已可用于制造指導,絕大多數工藝和成型問題均能夠經過料片成形仿真得以預估和處理。

在軟件中設置壓邊圈行程與壓邊力分別為 180 mm、19 kN,再使用軟件進行修正確認,拉延設置結束時與后續各工序對應關聯關系如圖7所示。


編輯

圖7 拉延設置結束時與后續各工序的對應關聯

3 正交試驗和結果

3.1 試驗方針和參數左前門內板門鉸鏈處減薄暗傷的影響因素頗

3.2.1 摩擦因數

摩擦因數較高常引起材料拉延起始流動不暢,出現裂紋;摩擦因數較低則導致走料阻力太低,沖壓時可能出現褶皺甚至產品塑性變形不完整。

摩擦因數決定了產品拉延質量,汽車零件前期研發一般定義摩擦因數為0.13~0.15。

3.2.2 壓邊力

設置壓邊力的目的是有效監控材料在沖壓成型時的流動,防止產品出現皺褶[2]。

壓邊力對拉延成形的影響不能粗略地歸納為降低引起零件皺褶、升高引起零件開裂,壓邊力偶然波動將使產品定義更是重中之重。

拉延工序通常出現的成型質n=c·(t-1)+1 (1)運算結果為7,根據正交試驗要求最低應該采用 9 行。

本文正交表采用 L9(34)來建立,詳細因素選擇如表2所示。


編輯

出現繁瑣的系列反應,如:因為壓邊力的降低,導致拉延早期材料流動不暢,反而出現裂紋(準確說是撕裂);壓邊力過高,拉延開始后立即導致壓邊圈附近材料出現裂紋,進一步拉延時材料開裂部分進入型面區域,引起零件褶皺。

3.2.3 壓邊圈行程

壓邊圈行程是控制拉延進程的重要參數,決定了板料拉延的開始時間,直接影響零件的成形,一般根據 CAE 分析的結果來設定。

設置此參數時應保證壓邊圈將板料托起,板料略高于凸模的最高點,防止板料未張緊狀態下提前與凸模接觸,影響拉延質量,同時也不能過高,以防板料下蕩觸碰凸模。

在實際調試過程中,可能需根據零件的質量狀態進行微調以控制板料接觸凸模的時間[3]。

3.3 試驗結果

由表 3 可知,序號為 1 的組合門鉸鏈處的減薄率最低,為17.1%。

3.4 試驗結果分析

試驗后,可選擇極差分析法及方差分析法進行研究。

水平效應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各自匹配因子的預估數據

4 結論

本文運用正交試驗法對摩擦因數、壓邊力、壓邊圈行程等工藝參數對左前門內板門鉸鏈處減薄率展開系統研究,獲得參數的最佳組合是摩擦因數0.13、壓邊力17 kN、壓邊圈行程130 mm,獲得的減薄率為 17.1%。

本文的研究方法可為汽車沖壓零件外觀缺陷問題提供解決思路。

參考文獻:

[1]傅建, 劉挺等. 基于計算機輔助實驗的鋁合金發動機罩[1] 外板成形工藝參數優化[J]. 鍛壓技術, 2014, 39(2): 31-36.

[2] 廖仲伍. 鋁合金汽車車門沖壓成形工藝研究[D]. 武漢: 湖北工業大學, 2017.

[3] 姚海波, 王立然. 沖模壓邊圈力源對模具結構設計的影響[J]. 模具制造, 2017(9): 6-8. AT

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