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在沖壓成形中，當(dāng)翻邊面存在弧度，并且為多料翻邊時，翻邊成形容易出現(xiàn)壓應(yīng)力起皺和波紋。起皺和波紋是板料沖壓成形的主要缺陷之一，嚴(yán)重影響面精度和表面質(zhì)量，同時對產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度有削弱作用，其與板材強(qiáng)度、料厚有關(guān)，板材的強(qiáng)度越低、料厚越薄，起皺和波紋越容易出現(xiàn)。所以，抑制、消除產(chǎn)品上的起皺或波紋成為產(chǎn)品設(shè)計和沖壓工藝設(shè)計必須考慮的問題。

為消除此類缺陷，當(dāng)前的一般做法有2種。

(1)在翻邊面上加縱向吸料筋，這種吸料筋最終會留在產(chǎn)品上，長期的實踐證明，大部分情況下這種方法能有效抑制起皺、波紋的出現(xiàn)，提高翻邊成形質(zhì)量，但是這種工藝方法需要更改產(chǎn)品，與原產(chǎn)品的設(shè)計意圖相違背：如果翻邊面為包邊面，可能導(dǎo)致后續(xù)無法包邊；如果翻邊面為焊接面，可能會影響焊點的分布。

(2)通過不斷調(diào)整拉深造型調(diào)整翻邊量，這種方法耗時耗力，并且可能會影響拉深成形其他區(qū)域的成形質(zhì)量，實施難度大，最終成形效果并不明顯。所以，尋求一種既不與原設(shè)計意圖相違背，又不出現(xiàn)起皺、波紋的工藝方法是解決問題的關(guān)鍵，新型翻邊凍結(jié)筋的設(shè)計就是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。

1、設(shè)計內(nèi)容

為解決上述提到的翻邊起皺、波紋問題，本文在翻邊面上設(shè)計了一種沿著分模線的橫向凍結(jié)筋，如圖1所示的翻邊示意圖，這種凍結(jié)筋在拉深時成形出凍結(jié)形狀，后序翻邊時凍結(jié)筋逐漸被攤平，無需更改產(chǎn)品，對翻邊成形過程起穩(wěn)定固化作用，保證翻邊成形質(zhì)量。

2、使用效果及對比驗證

隨著計算力學(xué)、有限元理論尤其是大變形彈塑性理論和計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，以及金屬板材成形理論研究的不斷深入，使用計算機(jī)模擬沖壓成形過程成為可能。為了實時觀察到翻邊各個階段翻邊面成形質(zhì)量的變化，使用靜力隱式算法有限元軟件AutoForm模擬翻邊成形過程。以某車型上的尾門內(nèi)板為例，分別比較有無凍結(jié)筋時翻邊成形質(zhì)量的變化。前處理設(shè)置參數(shù)完全相同。

對于起皺、波紋的判定，一般是通過肉眼觀察有限元模擬到底前的板料拱起情況，如果到底前一定距離內(nèi)拱起沒有消失，便認(rèn)為在翻邊結(jié)束后會在翻邊面上留下起皺或波紋缺陷，反之則不會出現(xiàn)這類缺陷。計算到底后，由于AutoForm軟件內(nèi)部算法的特殊性，板料會被拍平，不會觀察到與實際情況相同的起皺或波紋。如圖2所示，未加凍結(jié)筋的尾門內(nèi)板在到底前21mm時，多處區(qū)域出現(xiàn)了拱起，到底前12mm時，拱起區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，到底前1mm時，拱起程度相對減小，但是拱起區(qū)域并沒有減少，所以有限元模擬結(jié)果顯示未加凍結(jié)筋的翻邊面在成形結(jié)束后會出現(xiàn)起皺或波紋缺陷。圖3為翻邊面上加上凍結(jié)筋的尾門內(nèi)板到底前的成形情況，在翻邊過程中，凍結(jié)筋逐漸被攤平，到底前21mm時，在翻邊面的邊界，有不太明顯的拱起區(qū)域，到底前12mm時，基本看不出拱起，直至成形結(jié)束。所以，有限元模擬結(jié)果顯示加上凍結(jié)筋的翻邊面在成形結(jié)束后不會出現(xiàn)起皺或者波紋缺陷，其翻邊成形質(zhì)量明顯優(yōu)于未加凍結(jié)筋時的翻邊成形質(zhì)量。

針對這2種翻邊成形分別進(jìn)行了現(xiàn)場驗證，未加凍結(jié)筋時在翻邊面上出現(xiàn)了4處較大范圍的起皺或波紋區(qū)域，加上凍結(jié)筋后，翻邊質(zhì)量較好，沒有明顯的起皺或波紋區(qū)域，能較好地滿足后續(xù)包邊或者焊接要求，與有限元模擬結(jié)果相吻合。

3、結(jié)論

通過對比有限元模擬結(jié)果和現(xiàn)場驗證結(jié)果，大面積多料翻邊時，新型翻邊凍結(jié)筋工藝較傳統(tǒng)翻邊工藝更能保證翻邊面的成形質(zhì)量，滿足后續(xù)包邊或者焊接要求。