沖壓成形穩(wěn)定性解決方案

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：2583

     在板材沖壓模具制造中或者制件沖壓成形過程中，雖然用戶已通過CAE軟件仿真分析無誤，但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)依然會(huì)出現(xiàn)一些殘次品。對(duì)于這些“穩(wěn)定性”問題，來自瑞士的AutoForm工程有限公司為我們提供了全面的解決方案。

在金屬板材沖壓成形模具制造與調(diào)試過程中，或者沖壓制件生產(chǎn)過程中，往往會(huì)發(fā)生一些不良現(xiàn)象：有些模具，其沖壓工藝已通過CAE軟件仿真分析無誤，但模具完成制造后在試模過程中制件卻出現(xiàn)問題，如開裂或起皺；甚至有些模具在試模壓機(jī)上調(diào)試結(jié)果也很好，但在吊裝到生產(chǎn)線上后，壓制出的產(chǎn)品卻不合格，無法滿足技術(shù)要求；也有一些制件在批量生產(chǎn)過程中，絕大部分產(chǎn)品質(zhì)量都沒有問題，但總會(huì)偶爾、隨機(jī)地出現(xiàn)幾次廢件。


問題分析


以上這些現(xiàn)象，可以統(tǒng)稱為“穩(wěn)定性”問題（圖1）。通過對(duì)實(shí)際情況的分析，我們認(rèn)為穩(wěn)定性問題可以分為工藝穩(wěn)定性問題和生產(chǎn)穩(wěn)定性問題。


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圖1  不具備穩(wěn)定性的方案


1. 工藝穩(wěn)定性指的是一個(gè)合格并且具備穩(wěn)定性的工藝方案，即工藝方案必須能夠滿足即使某些工藝條件（如壓邊力大�。┰谝欢ǚ秶鷥�(nèi)波動(dòng)，也都能夠得到一個(gè)合格的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中常常有些工藝方案在設(shè)計(jì)時(shí)，通過CAE仿真軟件分析沒有發(fā)現(xiàn)問題，但在生產(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)其對(duì)工藝條件的變化極其敏感，工藝條件的較小變化，往往導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的較大變化，這種問題就可歸為工藝穩(wěn)定性問題。


2.生產(chǎn)穩(wěn)定性問題，指的是由于在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些噪音背景，如板材料厚的變化、材料性能的不穩(wěn)定、潤滑條件的變化及機(jī)床壓力中心的偏移等條件的變化，導(dǎo)致沖壓件生產(chǎn)不合格或廢件率過高。


在金屬板材沖壓成形模具制造領(lǐng)域或沖壓制件生產(chǎn)過領(lǐng)域，無論是在技術(shù)設(shè)計(jì)階段還是在生產(chǎn)階段，技術(shù)人員都期望已擬定的方案是一個(gè)穩(wěn)定的方案（圖2）。但現(xiàn)實(shí)經(jīng)常與技術(shù)人員的期望存在一定的差距。很多時(shí)候，憑現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)或目前的傳統(tǒng)CAE分析手段，并不能夠發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)方案中存在的穩(wěn)定性問題。


 



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圖2  具備穩(wěn)定性的方案


解決方案


在金屬板材成形仿真模擬分析領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位的AutoForm工程有限公司推出了具有劃時(shí)代意義的、功能強(qiáng)大的沖壓穩(wěn)定性解決方案利器——AutoFormTM-Sigma，系全球首例也是目前唯一的專業(yè)針對(duì)板材沖壓領(lǐng)域工藝穩(wěn)定性及生產(chǎn)穩(wěn)定性問題的系統(tǒng)解決方案。


如圖3所示，通過采用這一方案，用戶可以對(duì)所需考察的方案設(shè)定期望達(dá)到的目標(biāo)及需要考察的工藝、生產(chǎn)參數(shù)條件（料厚變動(dòng)范圍、材料性能波動(dòng)范圍、潤滑條件、拉延筋阻力大小及壓邊力變化范圍等）等。


 



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圖3  AutoForm-Sigma工作原理


AutoFormTM -Sigma則通過其內(nèi)置的4個(gè)求解器，可以得到一系列符合用戶所定義參數(shù)變動(dòng)范圍內(nèi)的CAE分析結(jié)果，這些結(jié)果構(gòu)成了一個(gè)樣本空間。然后，AutoFormTM-Sigma通過運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)此樣本空間進(jìn)行分析歸納，就可以讓用戶對(duì)所分析的方案得到一個(gè)完全、徹底的認(rèn)知。


AutoFormTM-Sigma的目標(biāo)，是通過對(duì)用戶的方案進(jìn)行驗(yàn)證、優(yōu)化，確保用戶能夠獲得一個(gè)具備穩(wěn)定性的解決方案。簡言之，就是確保用戶送進(jìn)沖壓生產(chǎn)線的每一張板料，都能獲得一個(gè)合格的產(chǎn)品。


主要功能


AutoFormTM-Sigma的功能主要是為用戶提供一個(gè)基于AutoForm傳統(tǒng)板材沖壓CAE分析環(huán)境的集成解決方案，依據(jù)所針對(duì)的生產(chǎn)流程不同階段的對(duì)象，主要分為工藝穩(wěn)定性分析及生產(chǎn)穩(wěn)定性分析。


1.工藝穩(wěn)定性分析是指在工藝設(shè)計(jì)階段，采用AutoFormTM-Sigma驗(yàn)證及優(yōu)化所設(shè)計(jì)工藝方案的穩(wěn)定性。在此過程中，用戶可以做到：


（1）評(píng)估工藝方案中的危險(xiǎn)區(qū)域（圖4）。


 



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圖4  危險(xiǎn)區(qū)域分析


（2）評(píng)估工藝方案中對(duì)工藝生產(chǎn)條件變化反應(yīng)比較敏感的區(qū)域（圖5）。


 



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圖5  敏感區(qū)域分析


（3）在所有被考慮的影響因素中，確定哪種因素是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響最大（圖6）。


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圖6  對(duì)產(chǎn)品不同區(qū)域質(zhì)量影響最大的因素


（4）在所有被考慮的因素中，了解各種因素對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響的程度（圖7）。


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圖7  因素“db1”對(duì)產(chǎn)品不同區(qū)域影響程度


（5）考察某些因素變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。如圖7所示，當(dāng)參數(shù)“db1”增大0.1時(shí)，圖示區(qū)域變薄率將增大1.51%（圖8）。


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圖8  參數(shù)“db1”的變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響程度大小


2.生產(chǎn)穩(wěn)定性分析指的是在工藝方案設(shè)計(jì)完成后，考慮到在實(shí)際生產(chǎn)中將可能面臨的各種噪音背景，綜合運(yùn)用AutoFormTM-Sigma來對(duì)分析這些噪音背景因素對(duì)將來生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成功率的影響程度。


通過采用AutoFormTM-Sigma對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，用戶可以實(shí)現(xiàn)如下目的：


（1）清楚地了解所設(shè)計(jì)的工藝方案，在考慮到噪音背景影響因素下，能否保證穩(wěn)定的生產(chǎn)。


（2）對(duì)產(chǎn)品的某些特定區(qū)域所設(shè)計(jì)的加工方案，能否保證質(zhì)量穩(wěn)定。


（3）在滿足用戶所要求的誤差范圍內(nèi)，所設(shè)計(jì)的工藝方案可以達(dá)到多少生產(chǎn)成功率。


（4）對(duì)產(chǎn)品的某些特定區(qū)域，在滿足用戶所要求的誤差條件下，廢品產(chǎn)生的概率。


應(yīng)用案例


AutoFormTM- Sigma自問世以來，經(jīng)過在歐美一些大型汽車廠和模具廠的應(yīng)用，證明其能夠發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)CAE分析所無法發(fā)現(xiàn)的問題，可以提高設(shè)計(jì)工藝方案的可靠性，提高實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品的成功率。例如，瑞典沃爾沃汽車公司經(jīng)過連續(xù)多個(gè)車型項(xiàng)目的CAE應(yīng)用效果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在板材沖壓CAE分析領(lǐng)域，僅僅采用 AutoFormTM軟件即已完全能夠滿足其全部需求。


以下是沃爾沃公司采用AutoFormTM-Sigma對(duì)其某車型一側(cè)圍內(nèi)板件所作的生產(chǎn)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化。


該零件工藝設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)采用AutoForm作了一次普通成形性CAE分析，結(jié)果顯示良好，F(xiàn)LD圖形也顯示該件在成形過程中不會(huì)發(fā)生破裂。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，沃爾沃公司發(fā)現(xiàn)，該制件在絕大部分壓制過程中，產(chǎn)品質(zhì)量都沒有問題，但總會(huì)偶爾出現(xiàn)幾次廢件。每次出現(xiàn)廢件時(shí)，問題都是出在產(chǎn)品的同一個(gè)地方，如圖9所示。


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圖9  該件在生產(chǎn)中偶爾會(huì)在圖示處發(fā)生破裂問題


于是，沃爾沃公司應(yīng)用AutoFormTM-Sigma對(duì)目前的工藝方案進(jìn)行了生產(chǎn)穩(wěn)定性分析。發(fā)現(xiàn)，該件在生產(chǎn)過程中，絕大部分結(jié)果都是在安全范圍內(nèi)，但采用該方案生產(chǎn)時(shí)，大約有3%左右的幾率出現(xiàn)廢件（圖10）。


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圖10  采用AutoForm-Sigma進(jìn)行生產(chǎn)穩(wěn)定性驗(yàn)證


根據(jù)以上穩(wěn)定性分析結(jié)果，沃爾沃公司技術(shù)部門對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了修改，加大了發(fā)生破裂處產(chǎn)品的圓角，并對(duì)修改后的工藝方案進(jìn)行了生產(chǎn)穩(wěn)定性分析（圖11）。


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圖11  產(chǎn)品更改前/后生產(chǎn)穩(wěn)定性驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比


經(jīng)采用修改后的工藝方案進(jìn)行生產(chǎn)，沒有再出現(xiàn)以前的問題，壓制的產(chǎn)品全部符合技術(shù)要求。


結(jié)束語


實(shí)踐證明，采用AutoFormTM-Sigma進(jìn)行沖壓穩(wěn)定性分析、優(yōu)化，可以協(xié)助技術(shù)人員對(duì)產(chǎn)品的成形性能有更深的了解，從而更好地指導(dǎo)模具調(diào)試及實(shí)際生產(chǎn)；可以達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，改善產(chǎn)品及工藝質(zhì)量，大幅降低模具調(diào)試時(shí)間，減少?zèng)_壓生產(chǎn)線非正常停工，降低模具維護(hù)成本。


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