一家专注流体压力成形技术
【作 者】张泉达;刘子知;孙福臻;吉日格勒;李蕙宇
【引 言】
汽车轻量化是减少燃油消耗、 降低空气污染、实现节能减排的有效措施, 燃油汽车整车质量每减少 10%, 燃油经济性可提高 6% ~ 8%, 汽车的尾气排放量降低, 纯电动汽车整车质量的减少亦可显著提升续航里程[1]。 使用轻量化材料、 结构优化设计和制造工艺轻量化为实现汽车轻量化的3个重要途径,而在轻量化材料中, 铝合金具有密度小、比强度高、抗冲击性能好和耐蚀性高等优点,目前已成为车身轻量化的重要材料, 应用广泛,前景良好[2]。
进行铝合金热成形时,常用的方式为:先进行固溶热处理, 然后进行模内成形和淬火,最后进行人工时效处理,从而提升材料的强度、均匀性、抗晶间腐蚀等性能,然而铝合金进行热处理的耗时较长,生产效率较低,同时相比汽车使用的低碳钢,铝合金在成形时更易出现起皱、开裂等缺陷,回弹量更大,影响零件的成形精度和质量[3]。进行高强铝合金热成形模拟研究, 有助于了解材料热成形时的变形规律, 掌握成形工艺参数的具体数值,提高加工产品的品质,进而提高生产效益。闫华军等[4]对铝合金地板梁拉延成形的回弹情况进行了研究,通过Dynaform回弹补偿的方式进行了模具型面补偿。郭小农等[5]对铝合金弧面节点板冲压成形的回弹特性进行了研究,研究了材料参数、冲压拱度等参数对回弹量的影响,推导获得了节点板回弹量的计算式,通过数值分析验证了算式的准确性。
本文通过Autoform成形模拟软件,对铝合金汽车座椅横梁进行热成形模拟,根据模拟结果分析零件的成形性, 通过工艺优化、消除零件缺陷;通过模拟软件中的直接回弹补偿迭代法控制冲压件的回弹量,将零件整体回弹控制在±0.5mm范围内, 以满足零件的生产要求;最后根据回弹补偿后的模面进行模具设计加工,然后进行座椅横梁试制,对试制零件的关键位置进行三坐标检测,计算检测各点的总偏差值,发现试制零件与目标模型间的偏差较小,且零件无起皱、开裂、回弹缺陷,证明了模拟结果的合理性和有效性,为零件的批量化生产提供了参考。
【结 论】
(1) 通过铝合金座椅横梁的热成形模拟,进行热成形工艺的设计优化,能够保证零件的尺寸精度,消除零件的成形缺陷,降低设计成本,加快零件生产周期。
(2) 通过成形模拟软件中的直接补偿迭代法,能够有效降低零件的回弹量,经过3次补偿迭代后,座椅横梁的整体回弹量控制在±0.5mm范围内, 回弹补偿的效率较高, 回弹补偿后的模面能够为模具的设计提供参考。
(3) 依据模拟优化结果开发热冲压模具,进行零件试制,获得的零件无起皱、开裂等缺陷,未出现明显的回弹现象,经过偏差检测后满足主机厂验收质量要求,证明了热成形模拟及回弹补偿的合理性和有效性,能够为汽车高强铝合金零件的批量化生产提供设计参考。
以下是正文：
