精密成形工程：复杂截面冷弯成形圆角减薄率工艺优化研究
2024-01-22【作 者】刘阳;李庆达;高亚南;耿晓勇;李彦波;王文彬;杨建国;王伟
【前 言】
中导轨是汽车车门系统的一部分，用于车门导向，高精度中导轨能够有效减小滑动阻力，降低噪音并吸收振动[1]。汽车行业标准规定，钢板的最大减薄率不能超过20%。根据现场反馈及调查结果发现，在冷弯成形过程中，SGM458中导轨Z字筋圆角容易出现不饱满的现象，经过切片扫描检测发现，圆角减薄率超过26.1%，远超出汽车行业标准。
本文采用专业COPRA软件进行设计及仿真分析，实现了Z字筋圆角的成形过程，并厘清其成形原理，将圆角减薄率控制在20%范围内，提出了一种优化Z字筋圆角成形的工艺方法;基于中导轨冷弯成形工艺，通过对Z字筋圆角成形工艺的不断优化，从而解决了壁厚减薄率超标问题;最终将计算机仿真分析与工艺实验相结合，将优化工艺方案运用到实际生产中，从而减少了设备和人力投入，切实提高了产品竞争力。
【结 论】
1）对于小圆角成形工艺，圆角处弯曲中性层偏出内弧面，在料厚方向上均受拉应力，壁厚只存在减薄的趋势。
2）对于大圆角成形工艺，圆角处弯曲中性层完全位于料厚范围内，同时存在压应力和拉应力。内弧面受到较大的压应力使壁厚增大，而外弧面受到较小的拉应力，使壁厚减薄;大圆角成形工艺优势明显。
3）工艺实验件Z字筋圆角厚度由1.33 mm变成1.4 6mm，减薄率由26.1%降低至18.89%;仿真分析件Z字筋圆角厚度由1.29 mm变成1.52 mm，减薄率由原来的28.3%降低至15.6%。对比仿真结果与实验结果可知，仿真分析最大误差为4.1%，仿真方法具有可靠性及工程实用性。
4）使用有限元软件COPRAFEA对车门中导轨Z字筋进行成形分析，得到优化成形工艺路线如下:采用大圆角、慢速成形，成形策略为中前期大圆角成形+后期小圆角成形，成形圆角半径分别为4.5 , 3.5 ,2.8, 1 mm,弯折角度分别为45º, 65º, 78º, 90º。该方案可以有效解决圆角减薄率过大的成形缺陷。
以下是正文：
