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塑性工程学报:铝合金车门外板冷冲压成形工艺及数值模拟

2023-06-10
摘要:本文针对铝合金车门外板冲压模具开发过程中涉及的零件成形性优化和尺寸精度控制方法进行研究,并通过开发与实际生产工装相一致的试验模具对相关技术进行验证并优化,为量产模具开发提供技术支撑。

  【作 者】张健;闫巍;王刚;李悦;王文瑞

  【引 言】

  轻量化是汽车工业的主要发展趋势之一,汽车70%的油耗是由车身造成[1]。因此,车身轻量化是实现车辆节能减排最直接有效的途径。目前,多材料车身能够很好地兼顾性能、安全、成本和重量,是实现轻量化的有效途径之一。近年来,众多中高端车型逐步采用铝板代替钢板制造车身外覆盖件。

  国外车企在铝车身开发方面实力雄厚,带动了国外铝合金板材生产及铝合金模具装备的快速发展[2]。我国在这方面起步较晚,近些年国家部委针对汽车行业的节能减排陆续出台了一系列政策法规,以推动车企积极优化节能减排技术。

  铝合金覆盖件模具国产化进程缓慢、开发难度大主要包括几个方面的原因:

  (1)铝合金材料强度及伸长率低于钢板,极易发生开裂;

  (2)铝合金材料的弹性模量仅为钢板的1 /3,理论上铝板零件的回弹是钢板的3倍,尺寸精度控制难度大[4];

  (3)6系铝合金具有明显的时效特性[5],在储运过程中性能持续发生变化,对冲压工艺稳定性要求高;

  (4)修边料屑多,严重影响制件零件表面质量。

  基于以上原因,本文针对铝合金车门外板冲压模具开发过程中涉及的零件成形性优化和尺寸精度控制方法进行研究,并通过开发与实际生产工装相一致的试验模具对相关技术进行验证并优化,为量产模具开发提供技术支撑。

  【结 论】

  (1)基于Swift / Hockett-Sherhy硬化模型、BBC屈服准则以及随动强化模型构成的材料本构模型能够很好地描述了AA6014板材的塑性变形行为,所建立的车门外板冲压成形有限元模型能够准确预测板材的破裂等成形性缺陷,对回弹的预测精度较高,能够有效支撑铝合金覆盖件成形的工艺设计、模具开发及零件调试。

  (2)铝合金零件回弹大,通过符型分析及补偿可有效解决模具型面的符型问题,保证模具稳定性,并节省了开发周期。

  以下是正文:

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标签: 冲压成形