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：2559

     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，但實際生產(chǎn)時依然會出現(xiàn)一些殘次品。對于這些“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上調(diào)試結果也很好，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，但總會偶爾、隨機地出現(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）。通過對實際情況的分析，我們認為穩(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，也都能夠得到一個合格的產(chǎn)品。在實際生產(chǎn)中常常有些工藝方案在設計時，通過CAE仿真軟件分析沒有發(fā)現(xiàn)問題，但在生產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)其對工藝條件的變化極其敏感，工藝條件的較小變化，往往導致產(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床壓力中心的偏移等條件的變化，導致沖壓件生產(chǎn)不合格或廢件率過高。


在金屬板材沖壓成形模具制造領域或沖壓制件生產(chǎn)過領域，無論是在技術設計階段還是在生產(chǎn)階段，技術人員都期望已擬定的方案是一個穩(wěn)定的方案（圖2）。但現(xiàn)實經(jīng)常與技術人員的期望存在一定的差距。很多時候，憑現(xiàn)有的經(jīng)驗或目前的傳統(tǒng)CAE分析手段，并不能夠發(fā)現(xiàn)工藝設計方案中存在的穩(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域處于全球領先地位的AutoForm工程有限公司推出了具有劃時代意義的、功能強大的沖壓穩(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)針對板材沖壓領域工藝穩(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，用戶可以對所需考察的方案設定期望達到的目標及需要考察的工藝、生產(chǎn)參數(shù)條件（料厚變動范圍、材料性能波動范圍、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個求解器，可以得到一系列符合用戶所定義參數(shù)變動范圍內(nèi)的CAE分析結果，這些結果構成了一個樣本空間。然后，AutoFormTM-Sigma通過運用統(tǒng)計學原理對此樣本空間進行分析歸納，就可以讓用戶對所分析的方案得到一個完全、徹底的認知。


AutoFormTM-Sigma的目標，是通過對用戶的方案進行驗證、優(yōu)化，確保用戶能夠獲得一個具備穩(wěn)定性的解決方案。簡言之，就是確保用戶送進沖壓生產(chǎn)線的每一張板料，都能獲得一個合格的產(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)所針對的生產(chǎn)流程不同階段的對象，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計階段，采用AutoFormTM-Sigma驗證及優(yōu)化所設計工藝方案的穩(wěn)定性。在此過程中，用戶可以做到：


（1）評估工藝方案中的危險區(qū)域（圖4）。


 



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圖4  危險區(qū)域分析


（2）評估工藝方案中對工藝生產(chǎn)條件變化反應比較敏感的區(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，確定哪種因素是對產(chǎn)品質(zhì)量的影響最大（圖6）。


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圖6  對產(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，了解各種因素對產(chǎn)品的質(zhì)量影響的程度（圖7）。


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圖7  因素“db1”對產(chǎn)品不同區(qū)域影響程度


（5）考察某些因素變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。如圖7所示，當參數(shù)“db1”增大0.1時，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計完成后，考慮到在實際生產(chǎn)中將可能面臨的各種噪音背景，綜合運用AutoFormTM-Sigma來對分析這些噪音背景因素對將來生產(chǎn)過程中產(chǎn)品成功率的影響程度。


通過采用AutoFormTM-Sigma對生產(chǎn)穩(wěn)定性進行分析，用戶可以實現(xiàn)如下目的：


（1）清楚地了解所設計的工藝方案，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）對產(chǎn)品的某些特定區(qū)域所設計的加工方案，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)，所設計的工藝方案可以達到多少生產(chǎn)成功率。


（4）對產(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，可以提高設計工藝方案的可靠性，提高實際生產(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)多個車型項目的CAE應用效果對比，發(fā)現(xiàn)在板材沖壓CAE分析領域，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對其某車型一側圍內(nèi)板件所作的生產(chǎn)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化。


該零件工藝設計完成后，經(jīng)采用AutoForm作了一次普通成形性CAE分析，結果顯示良好，F(xiàn)LD圖形也顯示該件在成形過程中不會發(fā)生破裂。但在實際生產(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，但總會偶爾出現(xiàn)幾次廢件。每次出現(xiàn)廢件時，問題都是出在產(chǎn)品的同一個地方，如圖9所示。


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圖9  該件在生產(chǎn)中偶爾會在圖示處發(fā)生破裂問題


于是，沃爾沃公司應用AutoFormTM-Sigma對目前的工藝方案進行了生產(chǎn)穩(wěn)定性分析。發(fā)現(xiàn)，該件在生產(chǎn)過程中，絕大部分結果都是在安全范圍內(nèi)，但采用該方案生產(chǎn)時，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進行生產(chǎn)穩(wěn)定性驗證


根據(jù)以上穩(wěn)定性分析結果，沃爾沃公司技術部門對產(chǎn)品進行了修改，加大了發(fā)生破裂處產(chǎn)品的圓角，并對修改后的工藝方案進行了生產(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)定性驗證結果對比


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


結束語


實踐證明，采用AutoFormTM-Sigma進行沖壓穩(wěn)定性分析、優(yōu)化，可以協(xié)助技術人員對產(chǎn)品的成形性能有更深的了解，從而更好地指導模具調(diào)試及實際生產(chǎn)；可以達到縮短產(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)試時間，減少沖壓生產(chǎn)線非正常停工，降低模具維護成本。


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