高强度板模具设计论文

1引言

随着汽车工业的快速发展，对冲压件的开发周期要求越来越短，如何高效、准确的确定方案，直接影响着模具企业的效益和质量。由于目前对冲压件的质量要求越来越高，高强度板的应用也越来越广泛，但是回弹却始终制约着制件的精度和品质。采用模拟板料成形技术可以较快捷的对制件的工艺方案和成形过程中出现的问题进行预测，并做出评估和防范。借助软件还可以模拟冲压过程，同时得到较为详尽的数据，对制件的工艺安排和工艺性能进行前期控制。以下针对某加强板的模具设计工艺和CAE进行分析，并与实际生产进行相互验证。

2高强度板制件的工艺分析

如图1所示，某车型加强板材料厚度1.2mm，BUSD宝钢高强度汽车冷轧深冲钢板，屈服强度120~210MPa，抗拉强度不小于280MPa。该制件起伏较大，相对高度差120mm，制件最大外形尺寸800×450×120mm。该制件属于开放式制件，相对于盒形件有较大的回弹。制件在切边工序后，在长方向上产生翘曲回弹，最大回弹量达到2mm。针对以上情况，在设计模具时要采取必要的措施减小回弹：①采用方形压延筋提高压料面阻力，使材料变形充分；②采用较大的压边力，控制材料的流入；③提高管理面的研合率，使研合率不低于90%；④在前期CAE分析过程中加入回弹分析，确定回弹量，并对拉伸面进行修正，以便得到较小的回弹；⑤对局部变形区域较大的部分进行整形。

3高强度板工艺和CAE分析

该制件在拉伸完成后周边切，会产生较大的回弹，使制件形状发生偏离。如何确定产生多大的回弹呢？原先采用经验法，在模具加工完成后，试模确定。现在可以通过CAE模拟整个过程，如图3所示，确定回弹量，然后针对回弹数值建立新的数模，将回弹量降到许可的范围内，最后通过整形将制件校正。图3拉伸后图形为了验证材料的变薄率，采用在实际板料上做出腐蚀性圆圈，检查区域圆圈的变化情况，基本和CAE分析效果一致，如图4所示。制件在拉伸完成后，模拟冲裁，进行回弹分析。分析回弹后的截面线，在制件边缘处最大产生了2mm回弹。采用导出截面线，在UG软件下建立新的模面造型，经过多次的调整，使回弹后的模面接近制件面。通过这种方法基本能在初期较好的解决回弹。

4高强度板模具设计

如图5所示，拉伸模采用铸造模具，凸模、凹模（上模）、压边圈均采用GM246，表面淬火50～55HRC，下模采用HT300。在设计过程中充分考虑制件的回弹量，直接在拉伸模中采用经过回弹分析的模面。在加工过程中，将上模侧面、底面、分型面分类铣削，以便得到较高的加工精度。对于压边圈和凸模采用整体加工，先将压边圈和凸模研配好装配至下模，再进行整体加工。这样做能达到较好的装配精度，采用这些方法能有效的提高模具的制造精度，减小回弹的产生。图56所示，修边冲孔模采用铸造模具，凸模、凹模采用空冷钢，火焰淬火50～55HRC，其余采用铸铁HT300。在CAE的分析过程中发现修边后会产生较大的回弹，针对这些情况，在拉伸模的设计过程中已经预先加入了2mm的回弹量。经过这次的生产验证，发现有效的减少了回弹的发生，仅仅在局部圆角区域有大约0.7～1.0mm的回弹。这部分回弹量通过后续的整形模具进行校正，其余区域的回弹量基本都在公差范围内如图7所示，整形冲孔模采用铸造模具，凸模、凹模、压料芯采用钼铬铸铁，火焰淬火50～55HRC，其余采用铸铁HT300。此序整形主要实现因切边不易完成的部分型面的校正，以及局部圆角产生的回弹。通过反补偿法对局部型面进行补正，取1.5°的回弹角可以解决局部的回弹变形。在模具的设计过程中，要求模具在闭合状态时压料芯墩死，在压料芯和上模之间增加墩死块，在墩死的过程中使材料硬化，得到稳定的制件。制件的顶出采用气缸，可以减少因取件产生的二次变形。

5结束语

经过对该制件3序模具的验证可以看出，通过CAE的模拟计算出回弹量，在拉伸模中进行回弹补偿，再通过CAE的模拟得到最终模面，可以有效地减小回弹，减少试模时间，提高生产效率，产生了较大的经济效益。对某加强板的模具设计，将CAE分析和实际结合起来，有效地解决了制件回弹问题。该方案，满足了生产需要，保证了制件质量，得到了客户的认可。

作者:尹媛媛 单位:陕西黄河工模具有限公司