基于網(wǎng)格應(yīng)變技術(shù)的后輪罩沖壓開裂原因分析及改進(jìn)措施

0 引 言

由于車身造型的需要及與其他零件的連接匹配，大多數(shù)汽車沖壓件是由連續(xù)復(fù)雜的空間曲面構(gòu)成，在成形時(shí)須應(yīng)用拉深、翻邊、脹形、彎曲等多種工藝，應(yīng)力和應(yīng)變分布也不均勻。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車零件沖壓成形時(shí)，應(yīng)協(xié)調(diào)各部分材料的變形均勻性，既要保證變形量小的區(qū)域材料不發(fā)生彈性畸變，成形后零件有足夠的剛度，又要保證零件最大變形區(qū)的變形量不超過(guò)材料的極限變形程度，避免材料開裂

。

研究和評(píng)價(jià)材料成形性能的方法和試驗(yàn)較多，相對(duì)于通常使用的力學(xué)性能及杯突值，成形極限圖可以較好地反映材料的極限變形能力，定量衡量鋼板沖壓成形性能的好壞

。對(duì)具體沖壓零件成形后的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試和分析，得到零件表面應(yīng)變分布情況，將應(yīng)變分布點(diǎn)放在該材料的成形極限圖中，有助于評(píng)估板材對(duì)零件的實(shí)際成形效果，通過(guò)分析零件變形與成形極限的關(guān)系，可以確定零件沖壓成形的危險(xiǎn)部位、材料使用是否合理

。

網(wǎng)格應(yīng)變分析技術(shù)是研究沖壓成形的主要方式之一，利用ARGUS離線網(wǎng)格應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)對(duì)初始板料進(jìn)行電化學(xué)腐蝕印制中心間距為3 mm的圓圈網(wǎng)格，然后利用高分辨率相機(jī)對(duì)沖壓后的后輪罩不同區(qū)域拍照，根據(jù)圓心空間位移變量進(jìn)行網(wǎng)格應(yīng)變分析，確定后輪罩不同區(qū)域的安全裕度。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 后輪罩結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示，后輪罩空間曲面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖壓成形時(shí)不同區(qū)域和部位受到多應(yīng)力作用，變形規(guī)律不容易分析和掌握，因此后輪罩沖壓成形的難度較大，容易開裂，造成廢品率上升，影響生產(chǎn)效率。而汽車沖壓件成形能否取得成功，首先必須理解和掌握薄板在特定加載條件下的材料變形行為和應(yīng)變狀態(tài)

。后輪罩各部分材料的受力狀態(tài)不同，且各部分又相互影響和相互制約，因此必須掌握后輪罩變形后的應(yīng)變狀態(tài)，才能判定材料和工藝設(shè)計(jì)是否滿足該零件的成形。

1.2 試驗(yàn)材料

所用試驗(yàn)材料為熱鍍鋅高強(qiáng)IF鋼板H220YD+Z，厚度為1.0 mm，材料3個(gè)方向的力學(xué)性能分析結(jié)果如表1所示。

美國(guó)對(duì)相關(guān)國(guó)家進(jìn)口伊朗石油的“豁免”變相解救了伊朗。美國(guó)國(guó)務(wù)卿蓬佩奧宣布，美國(guó)給予8個(gè)國(guó)家伊朗制裁豁免權(quán)，允許他們繼續(xù)進(jìn)口伊朗石油。由此，伊朗在制裁期間的石油出口量預(yù)計(jì)能夠達(dá)到100萬(wàn)桶/日。這樣的出口量于伊朗而言，把日子過(guò)下去是毫無(wú)問(wèn)題的。

1.3 試驗(yàn)方法

基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)，由于其在實(shí)踐中的數(shù)據(jù)量增加，使計(jì)量方面的內(nèi)涵也在發(fā)生變化，進(jìn)而使該時(shí)代城鄉(xiāng)規(guī)劃計(jì)量?jī)?nèi)涵更加豐富。具體表現(xiàn)為：

2 分析與討論

2.1 后輪罩A區(qū)域的應(yīng)變分析

改善材料性能和打磨模具零件圓角后，對(duì)后輪罩4個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的成形極限圖進(jìn)行分析，如圖8所示，A、B、C和D四個(gè)區(qū)域的成形安全裕度分別為31%、45%、10%和10%，都滿足沖壓對(duì)成形安全裕度10%的要求。經(jīng)實(shí)際沖壓驗(yàn)證，成形效果得到大幅改善，開裂率降低，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，提高了生產(chǎn)效率。

2.2 后輪罩B區(qū)域的應(yīng)變分析

傳統(tǒng)課堂對(duì)小學(xué)生的吸引力低，已經(jīng)滿足不了小學(xué)生對(duì)于知識(shí)的需求，所以課堂效率也比較低，為了促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)的發(fā)展，提高小學(xué)數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)水平，必須進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。小學(xué)時(shí)期是學(xué)生培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力的黃金時(shí)期，也是學(xué)習(xí)習(xí)慣開始養(yǎng)成的時(shí)候，隨著新課改的到來(lái)，小學(xué)數(shù)學(xué)也迎來(lái)了改革的新時(shí)期。教學(xué)創(chuàng)新如果想要取得積極的成果，那么在教學(xué)方法、課堂教材、教學(xué)目標(biāo)等方面都要進(jìn)行創(chuàng)新，以此來(lái)保證小學(xué)數(shù)學(xué)在創(chuàng)新模式下取得時(shí)效性的成果。

2.3 后輪罩C區(qū)域的應(yīng)變分析

后輪罩在C區(qū)域的應(yīng)變網(wǎng)格、應(yīng)變狀態(tài)分布和成形極限圖如圖5所示，根據(jù)應(yīng)變?cè)诔尚螛O限圖的位置和分布可知，該部位危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)變狀態(tài)是平面應(yīng)變或接近平面應(yīng)變，材料HC220YD+Z的成形安全裕度在4%左右。平面應(yīng)變狀態(tài)對(duì)變形要求苛刻，主應(yīng)變方向的變形主要靠厚度方向的材料來(lái)補(bǔ)充，次應(yīng)變方向沒(méi)有應(yīng)變，易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，因此判定C區(qū)域?yàn)殚_裂危險(xiǎn)區(qū)域。

2.4 后輪罩D區(qū)域的應(yīng)變分析

后輪罩在D區(qū)域的應(yīng)變網(wǎng)格、應(yīng)變狀態(tài)分布和成形極限圖如圖6所示，根據(jù)應(yīng)變?cè)诔尚螛O限曲線的位置和分布可知與C區(qū)域相似，應(yīng)變狀態(tài)同樣是平面應(yīng)變，材料的成形安全裕度在5%左右，安全裕度小于10%，表示該區(qū)域容易開裂，生產(chǎn)不穩(wěn)定。

3 改進(jìn)措施

表2所示為改善冷軋和退火工藝后，厚度1.0 mm的熱鍍鋅板H220YD+Z的力學(xué)性能參數(shù)，由表2可知，材料的屈服強(qiáng)度降低，

值從0.20增大到0.22以上，成形極限曲線最低點(diǎn)增加了2%,材料性能改善前后的成形極限曲線如圖7所示。

解決后輪罩開裂的根本方法是提升零件的成形安全裕度，而成形安全裕度與材料的成形極限曲線（FLC）和零件的應(yīng)變分布2個(gè)因素相關(guān)，因此要提升零件的安全裕度，一是提升材料的成形極限曲線，二是降低零件的變形應(yīng)變。研究表明，材料的應(yīng)變硬化指數(shù)

值對(duì)成形極限曲線的影響最顯著，

值越大，應(yīng)變分布越均勻，成形極限曲線FLC越高

。另外，打磨后輪罩危險(xiǎn)區(qū)域的模具零件圓角，增大圓角半徑，增加板料的流入量，降低危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)變，也可以提升后輪罩的成形安全裕度。

選擇后輪罩4個(gè)部位作為應(yīng)變研究區(qū)域，如圖2所示。沖壓前先在板料相應(yīng)部位打印好網(wǎng)格，沖壓成形后，采用網(wǎng)格分析軟件ARGUS對(duì)網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行掃描拍照，然后利用網(wǎng)格應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)獲得后輪罩的表面主應(yīng)變和次應(yīng)變的分布情況。

后輪罩在A區(qū)域的應(yīng)變網(wǎng)格、應(yīng)變狀態(tài)分布和成形極限圖如圖3所示，由應(yīng)變分布圖可以確定后輪罩A區(qū)域應(yīng)變分布狀態(tài)及危險(xiǎn)部位所在位置，根據(jù)應(yīng)變?cè)诔尚螛O限圖中的位置和分布可知該區(qū)域的應(yīng)變大部分在左側(cè)，即次應(yīng)變?yōu)樨?fù)的區(qū)域，主要變形方式為拉伸變形，應(yīng)變主要以拉-壓為主，并且該區(qū)域的成形安全裕度為25%左右，滿足沖壓企業(yè)對(duì)安全裕度10%的要求，因此使用材料HC220YD+Z成形后輪罩可確保A區(qū)域安全。

“與天地并”的論斷，無(wú)疑將禮提升到與人類文明同存亡的崇高境地。而其核心內(nèi)容仍不脫君臣、父子、兄弟、夫婦這些基本倫理原則。遵守這些原則，過(guò)去稱為“順”，現(xiàn)在卻被認(rèn)為幾可與天地同久。這說(shuō)明伴隨著對(duì)禮的作用及意義問(wèn)題的思考，人們對(duì)禮的起源的思考也更加深入。

后輪罩在B區(qū)域的應(yīng)變網(wǎng)格、應(yīng)變狀態(tài)分布和成形極限圖如圖4所示，同A區(qū)域分析一樣，根據(jù)應(yīng)變?cè)诔尚螛O限圖的分布位置和狀態(tài)，可以確定該區(qū)域的主要變形方式同樣為拉伸變形，成形安全裕度為32%左右，滿足沖壓企業(yè)對(duì)安全裕度10%的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)后輪罩（H220YD+Z）的網(wǎng)格應(yīng)變分析和成形極限圖的優(yōu)化，得到如下結(jié)論。

所以，他重新六足踏地，身體下壓，以便讓節(jié)足積聚足夠的力量。一顆顆骷髏頭撞擊在他的身體上，與他的硬甲磕碰，發(fā)出“當(dāng)當(dāng)”的響聲，他感到自己的身體快要被這種撞擊震碎，但他咬緊牙關(guān)，絲毫不為所動(dòng)。

（1）后輪罩危險(xiǎn)區(qū)域C和區(qū)域D主要變形方式為平面應(yīng)變，成形安全裕度較小，分別為4%和5%，容易開裂；區(qū)域A和區(qū)域B的主要變形方式為拉伸應(yīng)變，成形安全裕度較高，沖壓過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度減薄和開裂現(xiàn)象。

（2）材料性能

值由0.20提高到0.22，增大后輪罩模具零件圓角后，關(guān)鍵區(qū)域A和B的塑性應(yīng)變分布更均勻，關(guān)鍵區(qū)域C和D的局部塑性應(yīng)變由平面應(yīng)變方式向脹形應(yīng)變方式轉(zhuǎn)變，應(yīng)變最大值降低，4個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域的成形安全裕度增大至10%以上，滿足零件的沖壓要求。

（3）通過(guò)網(wǎng)格應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)所獲得的真實(shí)應(yīng)變?cè)诔尚螛O限圖中的分布，可確定變形區(qū)域的變形方式和應(yīng)變狀態(tài)，對(duì)預(yù)測(cè)沖壓成形缺陷具有重要的指導(dǎo)意義，進(jìn)而制定相應(yīng)措施以改善材料的成形性能，并據(jù)此優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。

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