Tässä on olennainen tieto: Menetelmät takaisinjouston hallintaan autojen leimausosissa.

Tiivistelmä: Springback on merkittävä vika metallilevyn leimaamisessa, joka vaikuttaa vakavasti meistettyjen osien muotoiluun ja mittatarkkuuteen. Se on tuotevirhe, jota on vaikea korjata tehokkaasti valmistuksen aikana. Se ei ainoastaan ​​heikennä tuotteiden laatua ja tuotannon tehokkuutta, vaan myös estää automaattisten leimaustuotantolinjojen käyttöönottoa, mikä tekee siitä kriittisen ongelman, joka on kiireellisesti ratkaistava autojen korien valmistustekniikassa. Tässä artikkelissa luokitellaan autojen stanssattujen osien taivutusmuodostuksessa ilmenevät takaisinjousto-ongelmat, analysoidaan takaisinjoustoon vaikuttavia tekijöitä ja ehdotetaan erilaisia ​​toimenpiteitä takaisinjouston hallintaan.

1. Joustinvikojen luokitus
Yleisimmät rungon kokoonpanoon vaikuttavat joustovauriot on koottu seuraaviin luokkiin taulukon 1 mukaisesti.

Taulukko 1: Yleisten jousiperäisten vikojen luokitus

2. Tärkeimmät Springbackiin vaikuttavat tekijät

2.1 Materiaalin ominaisuudet
Elastisessa vaiheessa mitä suurempi myötöraja ja mitä suurempi materiaalin kimmokerroin, sitä vakavampi on sen työkarkaisuilmiö ja sitä suurempi on taivutusmuodonmuutosten takaisku; päinvastoin, mitä vahvempi vastustuskyky elastista muodonmuutosta vastaan, sitä pienempi takaisinjoustoarvo.

2.2 Suhteellinen taivutussäde
Mitä pienempi suhteellinen taivutussäde on, sitä pienempi takaisinjoustoarvo; päinvastoin, mitä suurempi suhteellinen taivutussäde on, sitä suurempi takaisinjoustoarvo. Tämä selittää, miksi työkappaleita, joilla on suuri kaarevuussäde, on vaikea taivuttaa ja muotoilla.

2.3 Taivutuskeskikulma
Suurempi taivutuskeskikulma ( ) osoittaa pidempää muodonmuutosaluetta, mikä johtaa suurempaan kumulatiiviseen takaisinjoustoon ja voimakkaampaan takaisinjoustoon. Se ei kuitenkaan vaikuta kaarevuussäteen takaisinjoustoon.

2.4 Meistinvälysliitin
Suulakkeen suhteellisten työosien välissä on yhden materiaalin paksuinen rako tuotteen sovittamiseksi. Muottikäsittelyn jälkeen tarvitaan paikallinen sovitus materiaalin virtauksen helpottamiseksi. Taivutusmuotteissa suurempi rako työosissa johtaa voimakkaampaan takaisinjoustoon; jos ohutlevyn paksuustoleranssi on suurempi, takaisinjoustoarvo on epävakaampi, mikä vaikeuttaa sopivan muotin välyksen määrittämistä.

2.5 Osan muoto
Eri osien muodot vaikuttavat merkittävästi eri tavalla joustoon. Esimerkiksi U--muotoisen osan takajousto on pienempi kuin V--muotoisen osan molemminpuolisen rajoituksen vuoksi. Taivutettaessa monimutkaisia ​​-muotoisia osia yhdellä taivutusprosessilla, niiden komponenttien välinen keskinäinen rajoitus sekä osan pinnan ja muotin pinnan välinen kitka muuttavat kunkin osan jännitystilaa (yleensä lisäävät vetojännitystä taivutusmuodonmuutosvyöhykkeellä), mikä vaikuttaa takaisinjoustoon. Toisen muotoiluvaiheen lisääminen parantaisi tätä merkittävästi.

2.6 Muovausmenetelmä
Osan taivutusmenetelmä rajoittaa voimakkaasti sen takaisinjoustoarvoa. Yleensä korjaava taivutus tuottaa paremman takaisinjouston kuin vapaataivutus. Saman vaikutuksen saavuttamiseksi samassa kappaleessa korjaava taivutus vaatii paljon suuremman korjaavan voiman kuin vapaataivutus. Jos samaa voimaa käytetään molemmilla menetelmillä, tuloksena oleva jännitys-venymätila muodonmuutosvyöhykkeellä eroaa vapaan taivutuksen tilasta.

Mitä suurempi korjaava voima korjaavassa taivutuksessa, sitä pienempi on takaisinjousto, koska erittäin suuri korjaava taivutusvoima pakottaa tangentiaalisen vetojännityksen sekä muodonmuutosvyöhykkeen sisä- että ulkopuolelle, jolloin kuidut venyvät molemmilta puolilta, jolloin saavutetaan haluttu muotoiluvaikutus. Purkamisen jälkeen muodonmuutosvyöhykkeen sisä- ja ulkosivut lyhenevät elastisen palautumisen ansiosta. Koska sisäinen takajoustosuunta on vastakkainen ulkosuuntaan nähden, osan ulospäin suuntautuva takaisinjousto on lieventynyt tai jopa eliminoitu jossain määrin. Esimerkiksi korjattaessa V-muotoisen osan taivutusta, jos suhteellinen taivutussäde on pienempi kuin 0,2-0,3, takaisinjoustomäärä Δa voi olla nolla tai negatiivinen.

3. Takaisinjousituksen ohjausmenetelmät
Kaikissa elastoplastisen metallilevyn taivutusprosesseissa on epätasainen jännitysjakauma paksuussuunnassa taivutusmuodonmuutosvyöhykkeellä, mikä johtaa epätasaiseen jännitykseen. Kun meistetty osa muodostetaan, arkin tilavuudessa on jäännösjännitystä. Ennen purkamista nämä epätasaiset jännitykset tasapainotetaan muotin kosketusvoimalla. Muotista purkamisen jälkeen etsitään uutta voimatasapainoa ja paikallinen jäännösjännitys vapautuu, jolloin muodostuu tietty poikkeama muotoillun osan lopullisten mittojen ja muotin muotomittojen välillä, eli tapahtuu takaisinjoustoa, kuten kuvassa 1 näkyy.

Taivutusmuodonmuutosten aiheuttaman takaisinjouston vähentämiseksi tulee valita mahdollisimman paljon materiaaleja, joilla on alhainen myötöraja ja tuotteen lujuusvaatimukset. Lujilla-teräslevyillä on paljon suurempi myötöraja kuin tavallisilla metallilevyillä, mikä johtaa suurempaan takaisinjoustoon. Levyn paksuus vaikuttaa myös merkittävästi taivutusjoustoon; yleensä paksummat levyt vähentävät joustavuutta. Työosan taivutussäteellä on myös merkittävä vaikutus takaisinjoustoon; pienempi taivutussäde johtaa pienempään takaisinjoustoon muotoilun ja purkamisen jälkeen. Siksi taivutussäde tulee minimoida mahdollisimman paljon, mikäli levyn muovattavuus sen sallii.

3.1 Taivutusosan kulman R pyöristys Menetelmää, jolla taivutusosan jännitystä suoraan parannetaan takaisinjouston vähentämiseksi muotoilumenetelmillä, kutsutaan pyöristys- ja muotoilumenetelmäksi (kuva 2). Osaa muotoilemalla voidaan muuttaa jännityksen jakautumisalueita taivutusosan ulko- ja sisäsivuilla, mikä vähentää taivutuksen ulkopuolella olevaa vetojännitysaluetta. Kun pyöristetyn kulman arvo säädetään tietylle tasolle, saavutetaan plastinen muodonmuutos. Kun taivutuksen sisäinen jännitys on suurempi kuin ulkoinen jännitys, jopa negatiivinen takaisinjousto voi tapahtua. Tuotesuunnittelussa taivutusosan R-arvon tulisi mieluiten olla alle 8 mm. Pyöristetyn kulman R-menetelmää käytettäessä säteen ja taivutussäteen eron tulee yleensä olla alle 3 mm; muuten se vaikuttaa leimattujen osien tarkkuuteen. 3.2 Kaksivaiheinen taivutus yhdessä prosessissa

Taivutusprosessi on jaettu kahteen vaiheeseen takaisinjouston poistamiseksi.

Taivutuksen ensimmäisessä vaiheessa käytetään suurta rakoa (yleensä 1,15-1,3 kertaa materiaalin paksuus). Suuren raon vuoksi levymateriaali kallistuu ja myös muotin taivutussäde on suuri, mikä johtaa karkeasti taivutettuun levyyn. Toinen taivutusvaihe muuttaa ensimmäisen vaiheen suuren taivutussäteen pienemmäksi taivutussäteeksi (kuten kuvassa 3).

Ensimmäisessä muodonmuutosvaiheessa olevaa rakoa tulisi säätää alkuperäisestä pienestä raosta ja sitä on lisättävä asteittain toisessa vaiheessa tapahtuvan takaisinjouston hallinnan vaikutuksesta. Taivutusmuodonmuutoksen toisessa vaiheessa pieni rako voi helposti aiheuttaa muotin kulumista, mikä johtaa työkappaleen karhentumiseen. Karhennusten eliminoimiseksi muottipesälle on tehtävä pintakarkaisukäsittely.

3.3 Sisäkulman karkaisu
Sisäkulmakarkaisua käytetään taivutetun alueen sisäpuolelta puristamiseen takaisinjousituksen eliminoimiseksi. Tämä menetelmä on erityisen tehokas metallilevyn U-muotoisessa taivutuksessa, koska molemmilla puolilla on symmetrinen taivutus. Kun metallilevyä taivutetaan L--muotoon, materiaalin vaakasuoraan osaan kohdistuva paine heikkenee, mikä aiheuttaa tuotteen mittamuutoksia. Muodosta päätellen paine on heikko taivutuskohdassa. Tämä menetelmä ei sovellu muotoosiin, jotka vaativat sekä lujuutta että joustavuutta.

Lisäksi takajousta voidaan säätää muuttamalla S-mitta (paksuuden muutos fileessä) (kuten kuvassa 4). Usein fileen puristaminen aiheuttaa pienen muutoksen laipan pituuteen. Tuotteissa, joissa on pienet laipan korkeustoleranssit, joskus vaaditaan kompensointi auki taitettuna.

3.4 Muotin karkaisu
Menetelmää, jossa taivutustyökalun sivuseinät vääntyvät ja jättävät teräslevyyn karkaisujälkiä (kuten kuvassa 5), ​​kutsutaan muotokarkaisukäsittelyksi. Kovettuvat rivat voivat naarmuttaa tuotetta, joten tuotteen ominaisuuksien perusteella on tehtävä huolellinen valinta. Kovettumismerkkejä käytetään yleensä ei--ohentuvilla pinnoilla. Tämä takajoustamisen estomenetelmä on tehokkaampi paksummille levyille.

3.5 Kaksivaiheinen-muovaus Springbackin hallitsemiseksi
Menetelmä jännityksen poistamiseksi arkin sisä- ja ulkopuolelta kaksivaiheisella muovauksella on esitetty kuvassa 6. Kahden prosessin jälkeen muodostetuilla meistetyillä osilla on alhainen sisäinen jännitys ja vakaa laatu. Tämä menetelmä lisää kuitenkin muottiprosessien määrää ja valmistuskustannuksia.

3.6 Jäännösstressin poistaminen
Menetelmä jäännösjännityksen poistamiseksi on lisätä paikallisia kuperia muotoja työkalun pintaan piirtämisen aikana ja sitten poistaa lisätyt muodot myöhemmissä prosesseissa (kuten kuvassa 7). Tämä muuttaa materiaalin jäännösjännityksen tasapainoa ja eliminoi siten takaisinjouston.

3.7 Anti-Springback-ripojen lisääminen
Muuttamatta tuotteen alkuperäistä toimintoa, joustavien -jousteiden lisääminen muuttaa tuotteen muotoa ja parantaa taivutettujen osien lujuutta (kuten kuvassa 8), mikä säätelee ja parantaa joustavuutta.

3.8 Negatiivinen Springback
Työstötyökalun pinnan erikoiskäsittelyn ansiosta levyyn syntyy negatiivinen jousto. Kun ylempi muotti palaa, osa joustaa takaisin ja negatiivinen takaisinjousto saavuttaa vaaditun tuotteen muodon (kuten kuvassa 9).

3.9 C-muotoinen takaosa-Painaus
"U"-muotoisia lujia-teräslevyjä muodostettaessa C-takaisin-puristusmenetelmä voi vähentää tehokkaasti takaisinjouston määrää. Ensimmäisen muovauksen jälkeen "几" -muotoisen levyn korkeus on C ja leveys J; toisen muovauksen jälkeen "几" -muotoisen levyn korkeus on Q ja leveys S. Vastahuuhtelu on yhtä suuri kuin 1 - a2o. Toinen muovaus on takaisinhuuhtelu ja laippausprosessi. Toisen muotoilun jälkeen "几"-muotoisen osan pysty- ja laippapintojen muodonmuutos vähenee merkittävästi, mikä säätelee osien avainten päällekkäisten osien tarkkuutta kokoonpanon kokoonpanovaatimusten täyttämiseksi (kuten kuvassa 10). Tätä menetelmää käytetään yleisesti servomoottorin leimauskoneen muoteissa.

4. Tapaustutkimus
Seuraavassa kuvataan prosessi, jossa kylmäleimausta käytetään yrityksen tietyn -törmäyssäteen mallin takaisinjousto-ongelman ratkaisemiseen.

Kuva 10 C--muotoinen pinta huuhtelu

4.1 Osa
Kuten kuvasta 11 näkyy, törmäyspalkin -sisälevy on valmistettu DOCOL 860 korkean- lujuuden levystä, jolla on korkeat asennusvaatimukset ja osan takajousta on vaikea hallita.

4.2 Leimausprosessikaavio
After analyzing the shape characteristics and material of the part, it was decided to use a drawing process with the process scheme as the first step, using a total of 4 processes to complete the stamping process, namely OP10 DRt OP20 TR/PI^OP30 FURST->OP40 PI/CPI/CUTo Kuvassa 12 näkyy työkalun runko piirtoprosessia varten.

Kuva 10 C--muotoinen pintarei'itys

4.3 Nykyiset ongelmat
Osassa on voimakas takajousto, jonka enimmäisjousto korkeussuunnassa on 15 mm ja leveyssuunnassa 7 mm, kuten kuvassa 13.

4.4 Syyt
Tämän osan materiaali on tuotu Ruotsista, D. COL 860, jonka vetolujuus on yli 800 MPa. Takaisinjousikompensointi suoritettiin leimauksen aikana vakioosan rakenteen mukaisesti, mutta valmistuksen aikana ei otettu käyttöön joustojousen ohjausmenetelmää, mikä johti vakavaan takaisinjoustoon riittämättömän joustokompensoinnin vuoksi.

4.5 Ratkaisut
CAE-analyysiä käytettiin vertailemaan osan todellista palautustilannetta. Simulaatioanalyysi määritti joustokompensaation olevan 15 mm pituussuunnassa ja 7 mm leveyssuunnassa (kuten kuvassa 14). Samanaikaisesti muotin välystä parannettiin sovitusmenetelmällä ja leveyssuunnassa olevaa lävistystä/kulmaa pienennettiin sopivasti muovausprosessin aikana.

4.6 Vaikutusten vahvistaminen
Sen jälkeen kun suulaketta oli modifioitu takaisinjoustokompensointimenetelmällä, takaisinjoustomäärä oli vain 2 mm (kuten kuvassa 15). Lisäsäätöjen jälkeen suunnitteluvaatimukset täyttyivät. Todellinen kokoonpanotarkastus osoitti, että kaikki mitat täyttivät käyttövaatimukset.