・冲模技术・ 基于ＣＡＥ技术的冲压回弹补偿方法及应用 黄永生，韩永志，张稳定，崔礼春 安徽江淮汽车股份有限公司技术中心（安徽合肥２３０６０１） 【摘要】以汽车后轮罩为例，介绍了基于ＣＡＥ技术的冲压回弹补偿方法在汽车覆盖件；中压 模具设计中的应用 通过实物调试取样对比，验证了基于ＣＡＥ技术的回弹补偿方法的可 行性和有效性，说明了在汽车覆盖件模具开发设计阶段引入基于ＣＡＥ的回弹补偿方法，可 以缩短模具制造周期，降低开发成本，增加一次试模成功的可能性 关键词：汽车后罩；回弹；回弹补偿 中图分类号：ＴＧ３８５．２ 文献标识码：Ｂ Ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＣＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｆｈｉｓ ｐａｐｍ’ｔａｋｅｓ ｔｈｅ ａｕｔｏｎｕ）］ｉｆｌｅ ｒｅａｌ’ｗｈｅｅＩ ｈｏｕｓｉｎｇ ａｌｌ ｅｘａｍｐｌｅ．ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｌａｍｐｉｎｇ ｓｐｔ’ｉｎｇｂａｃｋ ｃｏｎｑ）ｅｎｓａｔｉｏｎ ｎｔｅｔｈｏｄ ｌａｓｅｄ ＯＩｒｌ ＣＡＥ ｔｅ（‘｝ｍｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉ（ ａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｔ’ ｔｈｅ ａｕｈ）ｎｌ【）ｔｉ、． ｐａｎｅｌ ｓｔａｍｐｉｎｇ（１ｉｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｈｙｓｉ（‘ａｌ ｄｅｂｕｇｇｉｔｌｇ ｓａｔｔｔＩｌｉｃｎｇ（＇ｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ｖｅｔ’ｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｔｔｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ ｅｏｍ［）ｅｔｌｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｌｌＯｄ ｌａｓｅｄ Ｏｉｒｌ ＣＡＥ ｔｅｅｈｎｏｈ）ｇｙ， ｉｌｌｕｓｔｒａｌｅｄ ｔｈａｔ ｉｔ ｅａｔｌ ｓｈ（ｗｔｅｎ ｄｉｅ ｔ］ｌａｌｌｕ￣ａ（ ｌｕｒｉｎｇ ｃｙｃｌｅ．Ｉ＇ｅｄｕｃｅ ｄｅｖｅｈ）ｐｎｒａｎｔ（‘（）ｓｌｓ．ｉｎ（’ｔ’ｅａｓｅ ｔｈｅ Ｉ１‘）ｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＵｅ（・ｅｓｓ ｏｆ ｔｉｌｅ ｆｉＩ’ｓｌ ｔｅｓｔ ｉｔｌｏｄｅ，ｗｈｅｔＩ ｔｈｅ ｓｐｔ’ｉｔｉｇ１）ａ（’ｋ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅ（Ｉ（）ｎ ＣＡＥ ｉｓ ｉｎｔｒｏ（１ｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆ】Ｉ’ｏｄｕ（。ｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｌ ａｕｔｏｍｏｔ）ｉｌｅ ｃｏｖｅｒｉｎｇ（１ｅｖｅｌｏｐｔｎｅｎｔ ｄｅｓｉｇｔ１ ｓｔａｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｎｍ１）ｉｌｅ ｗｈｅｅｌ ｃｏｖｅｔ’：ｓｐｒｉｎｇ１）ａｅｋ：ｓｔａｍｐｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏ ｌ 引言 回弹方向和旧弹撮的大小，控制模具二『 作部分的几何 ＇Ｊ｝ｂ偿 随着ＣＡＥ技 金属材料的塑性变形始终伴随着弹性变彤，当变 形状与尺寸，使制件变形回弹得Ｙ－形约束去除后，变形体内残余应力的释放及变形量巾 术的发展，基于ＣＡＥ技术的回弹仿真数据及ＣＡＥ回 １ ，减少实际反 弹性变彤部分的恢复而造成的形状变化，称为回弹。 弹补偿数学模型已逐步运用于模具加一 ［山弹现象是材料本身特性所致，是不可避免的，是板 弹修正次数。本文以后轮罩为例，介绍基于ＣＡＥ技术的冲 件 材冲 成彤过程中常 的质量缺陷。同弹会使按照 制件原始数据设计加Ｉ …来的模具生产ｆＨ的制件 同弹补偿方法存汽车覆盖件冲压模具设计巾的应用 过程及制件验证，具体流程方案如图ｌ所示。 寸精度不符合制件设计要求 …弹问题的解决方法多种多样，主要归结为以下 几种：定义合适的制件材质；设计合理的制件结构；选 圈Ｊ口ｒ 回 圃 圃１口ｌ 择合理的成彤］－艺；设计合理的模具结构。汽车覆盖 件结构复杂，通常需要综合考虑以上几种方案。然而 在制件数据冻结之后，如何通过 艺手段解决冲 同 弹问题，是当前冲压技术的难点 弹补偿法是目前被越来越普遍运用于解决冲 压回弹问题的模具结构设计方法。补偿法依据制件 《模具制造｝２０１５年第４期 固圆 圈 团 １ ｊ。 Ｊ＝ＣＡＥ技术的ｌｆ』】弹补偿ｌ 乙Ｏｔ＇＃ｆＪ ２ｌ，ＬＴ－Ｉ｝ ・２１ ・ ・冲模技术・ ２制件分析 ２．１ 制件简介 图２所示为某车型右后轮罩制件ｉ维数学模型， 其结构特点为深度大且均匀，近似不规则１／４球形， 左／右件基本对称。该制件材质定义为深冲，材料用 冷轧低碳钢ＤＣ０４，料厚０．８ｒａｍ。 ３后轮罩托仲模型面 初始拉伸筋布局和坯料形状随分模线轮廓设计， 并根据后期ＣＡＥ分析结果进行凋整。 ３．２ ＣＡＥ成形性能仿真分析 首先，将设汁好的后轮罩拉伸模型面数型导入冲 压ＣＡＥ软件进行成形性能分析，结果如网４所永。 罔２某车型右后轮罩 ２．２制件工艺分析 汽车后轮罩为典型的汽车覆盖件，因其制件结构 特点，常规工艺为左／有件合拼为近似半球形件后拉 伸成形。 该制件结构无法兰边，制件后工序需要进行侧向 切边，左／有件拼接处需要分切来实现分离。考虑到 一Ｉ冬１４后轮罩成形分析ＦＬＤ 罔 次性周圈切边并实现左／朽件分离，模具结构复杂 待成形性能分析到满足要求以后，使得制件在成 形过程中无开裂、起皱，且坯料充分变形，初步确定坯 且会降低模具使用寿命和可靠性，切边分离由两道Ｔ 序实现。又考虑到生产操作的方便性，分离放在最后 工序完成，切边工序通过型面定位。 为使坯料拉伸时均匀流入凹模内，选择形状料进 行拉伸成形。 料线、压边力、拉伸筋等工艺参数，作为后期模具ｉ居Ｊ试 参考。 ３．３回弹分析 后轮罩拉伸模型面呈半球形，坯料从各个方向流 入凹模，坯料应力应变状态复杂多样，势必造成回弹 状态的复杂性。在成形性分析后进行修边及自由网 弹计算，回弹分析结果如图５所示，在制件各部位存在 不同程度的回弹。 经以上分析，该制件冲 工艺方案为１＋３工序 完成，即：落料一拉伸成形一 侧修边＋冲孑Ｌ一侧修 边＋分切。 ３建模及ＣＡＥ分析 ３．１拉伸模型面设计 依据制件本身特点及上述工艺分析，利用二三维建 Ｌ一－＿■］ ■＿－ ‘薹 曩 ■■ ．模软件，确定合适的合件距离使左／右对称分布，将左／ 右件通过构造工艺补充面进行连接。 选择平面压料面形状态，并以制件 向最低点为 基准向下偏置２０ｒａｍ，延伸制件与压料面相交并倒角 形成实始拉伸模型面，如 ３所示。 ５同弹分析结果云图（右件） ・２２・ 《模具制造》２０１５年第４期 ・冲模技术・ ４回弹补偿及优化 ４．１ 回弹补偿 Ｔｈｉｎｋｄｅｓｉｇｎ中ｃｏｍｐｅｎｓａ！【）ｒ（补偿）命令将以上两笔点 云导入，利用Ｔｈｉｎｋｄｅｓｉｇｎ软件将反弹量补偿到初始 拉伸模型面造型上，生成新的补偿后的托伸模型面， 如图６所示。 ４．３补偿优化 根据一次旧弹补偿比对结果，对一次补偿后的拉 将ＣＡＥ分析反弹ｌｊ订后的两笔点云输出，应用 伸模型面进行二次补偿修正及同弹分析，如图９所示。９二次补偿及ＣＡＥ【ｎ１弹＂ｔｓ￣牡１：１果 经由Ｐｏｌｙｗｏｒｋｓ比对结果可以看出：经过二次补偿 修正后的拉伸模型面，其ＣＡＥ反弹结果明显更接近制 件状态（见图ｌ０），说明预期的效果已经达到。 ６ 同弹补偿对比 殷补偿屙 面 ０４．２补偿效果验证 将回弹补偿后获得的新的拉伸模型面重新导入 ＣＡＥ软件进行成形及回弹分析，获得新的回弹分析结 果如网７所示。南分析结果可以看 ，补偿之后的型 。＿６０ ．面和原始型面的同弹趋势一致，而同弹量不同。 －０．４０置 …图１０二次补偿刚弹结果与制件数据对比 图７一次补偿州弹分析结果 参考结果再次对拉伸模型面进行修正，循环以上 直至补偿回弹结果与制件状态完全吻合。通常 应用逆向丁程软件Ｐｏｌｙｗｏｒｋｓ将补偿后的反弹结 步骤， 果与原制件数学模型进行比对验证补偿效果，公差要 经过３～５次修正，便可得到比较理想的结果。求设定为０．２ｍｍ 经比对，除局部补偿后没有弹回到 制件状态以外，其他 域均已经达到理想效果，如图８ 所示。 ５实物验证 根据ＣＡＥ分析提供的相关要求及数据进行试模， 经调试使实物托伸件坯料流入匿与ＣＡＥ结果相吻合 （误差控制在５ｍｍ以内），获得拉仲 ｉ＝－序件并进行激光 切割，如图ｌｌ所永。 割８补偿后川弹结果与制件数据对比 一 １ １现场渊试实物 《模具制造》２０１５年第４期 ・２３・ ・冲模技术． 卡箍制件的工艺优化及模具设计 邱美芳，范旭 贵州航天精工制造的有限公司（贵州遵义５６３０００） 【摘要】介绍了卡箍类制件加工工艺的优化，以及模具结构的改进，对该类制件的模具设计 有一定的参考作用 关键词：卡箍；工艺优化；卷圆模 中图分类号：ＴＧ３８５．２ 文献标识码：Ｂ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｌａｍｐ Ｐａｒｔｓ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃ，ｌａｍｐ ｓｔａｍｐｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｌｐｒｍ ｔ Ｉｌｌｅｌ１Ｉ（ ｆ（１ｉｅ ｓｕ’ｌＪ（：ｔｕｒｅ．ｔｈｅ（１ｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎ（ ｅ ｆｕｎ（・ｌｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：（。ｌ￣１１１［）：ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ：【‘ｉｒｃｌｅ ｒｏｌｌｉｎｇ（１ｉｅ ｌ 引言 高低，冲压模具在实际Ｔ业生产中应用广泛。随着科 ｆ１模具的使用已经越来越引 模具Ｔ业 困民经济中占有重要地位，其生产技 学技术的发展，Ｔ业生产ｃ术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平的 起人们的重视。Ｈ前 箍类制件广泛运川 航空飞 将激光切割后的制件经过白光扫描获取点云与 所示＝ １５００．在汽车覆盖件制件模具开发设计阶段引入基于 量，增加一次试模成功的可能性，缩短模具的制造周 制件数学模型比对验证托伸模回弹补偿效果，如图１２ ＣＡＥ的回弹补偿方法，可以减少模具调试整改Ｔ作 …量 期，降低开发成本。 此外，在模具开发过程中考虑影响回弹的主要因 素，结合Ｔ艺经验优化制件结构，制定合理的冲 Ｔ 艺方案，对改善制件成形性，提高制件品质同样至关 重要 ． 参…考文献 李文平，边文德，骚 氓等．补偿ｆＨ］弹的冲压件模具没汁方 法『Ｊｆ＿锻压技术，２００７，３２（５）：８６～９１ ｆ２１李延平，朱东波，， ｉ秉恒．板料冲压成形回弹补偿修Ｊ 方法 及其验证…．汽车ｆ ，２００５，２７（４）：４８６ ４９ｌ ［皋１ １２圳什 物与制件数据比对结果 ３ 杨平，周杰，朱若岭等．金属板料托深回弹成Ｉ 及｝ｎｌｊｆ｛｛补偿 研究 机械设计与制造，２００９，（９）：１３４～１３６ 工程学报，２０１０，１７（２）：６—１０ 南比对结果可以得ｆ¨，激光切割后制件与制件数 ４］ 『；日湘安，阮锋．型而ＪＬ何修正的回弹补偿方向分析…． 性 学模型的误差在０．５ｍｍ以内的达到７８．２％，误差在 【｜１１１１１１以内的达到９５．９％，制件精度满足制件质量要 求，后Ｔ序模具基本只需作简单型面研合即可，降低 了调试难度。 第一作者简介：黄永生，男，１９８３年生，硕士，工程 师，主要从事汽车覆盖件拉伸模型面规划、成形缺陷 分析，指导现场模具调试工作。 （收稿日期：２０１５－０２—２８）ｑ ６结束语 ・２４・ 《模具制造｝２０１５年第４期