Evo osnovnih informacija: Metode za kontrolu povratnog odskoka u dijelovima za štancanje automobila.

Sažetak: Springback je značajan nedostatak u štancanju lima, koji ozbiljno utječe na kvalitetu oblikovanja i točnost dimenzija štancanih dijelova. To je nedostatak proizvoda koji je teško efikasno prevladati tokom proizvodnje. To ne samo da smanjuje kvalitet proizvoda i efikasnost proizvodnje, već i ometa implementaciju automatiziranih proizvodnih linija za štancanje, što ga čini kritičnim problemom koji se hitno treba riješiti u tehnologiji proizvodnje karoserije automobila. U ovom radu klasificiran je problem povratnog opruge koji se javlja pri oblikovanju savijanja automobilskih žigosanih dijelova, analiziraju se faktori koji utječu na oprugu i predlažu različite mjere za kontrolu povratnog opruge.

1. Klasifikacija opružnih defekata
Uobičajeni defekti povratnog opruge koji utiču na sklop karoserije sažeti su u sljedeće kategorije, kao što je prikazano u Tabeli 1.

Tabela 1: Klasifikacija uobičajenih defekata opruge

2. Glavni faktori koji utječu na Springback

2.1 Svojstva materijala
Unutar faze elastičnosti, što je veća granica popuštanja i veći modul elastičnosti materijala, to je ozbiljnija pojava njegovog radnog očvršćavanja i veća je otpornost od deformacije savijanja; obrnuto, što je jači otpor elastičnoj deformaciji, to je manja vrijednost opruge.

2.2 Relativni radijus savijanja
Što je manji relativni radijus savijanja, to je manja vrijednost opruge; obrnuto, što je veći relativni radijus savijanja, to je veća vrijednost povratnog opruge. Ovo objašnjava zašto se radni komadi sa velikim radijusima zakrivljenosti teško savijaju i oblikuju.

2.3 Centralni ugao savijanja
Veći središnji ugao savijanja ( ) ukazuje na dužu zonu deformacije, što rezultira većim kumulativnim povratnim oprugom i jačim povratnim oprugom. Međutim, to ne utječe na povratnu snagu radijusa zakrivljenosti.

2.4 Fiting za zazor
Postoji razmak od jedne debljine materijala između relativnih radnih dijelova kalupa za smještaj proizvoda. Nakon obrade kalupa, potrebno je lokalno postavljanje kako bi se olakšao protok materijala. Za matrice za savijanje, veći zazor u radnim dijelovima dovodi do jačeg povratnog povrata; ako je tolerancija debljine lima veća, vrijednost opruge je nestabilnija, što otežava određivanje odgovarajućeg zazora matrice.

2.5 Oblik dijela
Različiti oblici dijelova imaju značajno različite efekte na povratni udar. Na primjer, pomak dijela u obliku slova U- manji je od dijela u obliku slova V- zbog međusobnog sputavanja s obje strane. Prilikom savijanja dijelova složenog oblika- u jednom procesu savijanja, međusobno ograničenje između njihovih komponenti i trenje između površine dijela i površine matrice mijenjaju stanje naprezanja svakog dijela (generalno povećavajući vlačni napon u zoni deformacije savijanja), čime utječu na povratnu oprugu. Dodavanje drugog koraka oblikovanja bi to značajno poboljšalo.

2.6 Metoda formiranja
Metoda savijanja dijela ozbiljno ograničava njegovu povratnu vrijednost. Općenito, korektivno savijanje daje bolji povratni povrat od slobodnog savijanja. Da bi se postigao isti učinak na istom dijelu, korektivno savijanje zahtijeva mnogo veću korektivnu silu od slobodnog savijanja. Ako se ista sila primjenjuje korištenjem obje metode, rezultirajuće stanje naprezanja-deformacije u zoni deformacije će se razlikovati od stanja slobodnog savijanja.

Što je veća korektivna sila kod korektivnog savijanja, to je manja opruga, jer izuzetno velika korektivna sila savijanja stvara tangencijalno vlačno naprezanje i na unutrašnjoj i na vanjskoj strani deformacijske zone, uzrokujući da se vlakna s obje strane izdužuju, postižući željeni efekat oblikovanja. Nakon rasterećenja, unutarnja i vanjska strana zone deformacije se skraćuju zbog elastičnog oporavka. Budući da je unutrašnji smjer opruge suprotan vanjskom smjeru, tendencija dijela prema van je ublažena ili čak eliminirana u određenoj mjeri. Na primjer, kada se ispravlja savijanje dijela u obliku slova V-, ako je relativni radijus savijanja manji od 0,2-0,3, veličina povratne opruge Δa može biti nula ili negativna.

3. Metode kontrole opruge
U svim procesima savijanja elastoplastičnog lima postoji neravnomjerna raspodjela deformacija duž smjera debljine u zoni deformacije savijanja, što dovodi do neravnomjernog naprezanja. Kada se formira utisnuti dio, unutar volumena lima postoji zaostalo naprezanje. Prije vađenja iz kalupa, ova neujednačena naprezanja se uravnotežuju kontaktnom silom kalupa. Nakon vađenja iz kalupa, traži se nova ravnoteža sila i oslobađa se lokalno zaostalo naprezanje, što rezultira određenim odstupanjem između konačnih dimenzija oblikovanog dijela i dimenzija oblika kalupa, odnosno dolazi do povratnog opružanja, kao što je prikazano na slici 1.

Da bi se smanjio povratni udar uzrokovan deformacijom savijanja, materijale s niskim naponom tečenja treba odabrati što je više moguće uz ispunjavanje zahtjeva za čvrstoćom proizvoda. Čelične ploče visoke{1}}vrste imaju mnogo veći napon tečenja od običnih metalnih ploča, što rezultira većom povratnom snagom. Debljina ploče također značajno utječe na oprugu savijanja; generalno, deblje ploče rezultiraju manjom povratnom snagom. Radijus savijanja radnog dijela također ima značajan utjecaj na oprugu; manji radijus savijanja dovodi do manjeg povlačenja nakon formiranja i rasterećenja. Stoga, radijus savijanja treba što je više moguće minimizirati, pod uvjetom da to dozvoljava oblikovnost ploče.

3.1 Zaokruživanje ugla R dijela za savijanje Metoda direktnog poboljšanja naprezanja u dijelu za savijanje radi smanjenja opruge pomoću metoda oblikovanja naziva se metoda zaokruživanja i oblikovanja (slika 2). Oblikovanjem dijela mogu se promijeniti područja raspodjele naprezanja na vanjskoj i unutrašnjoj strani dijela za savijanje, smanjujući područje vlačnog naprezanja izvan savijanja. Kada se vrijednost zaobljenog ugla podesi na određeni nivo, postiže se plastična deformacija. Kada je unutrašnje naprezanje savijanja veće od vanjskog naprezanja, može doći čak i do negativnog povratnog opterećenja. U dizajnu proizvoda, R vrijednost dijela za savijanje bi idealno trebala biti ispod 8 mm. Kada se koristi R metoda sa zaobljenim uglom, razlika između radijusa i radijusa savijanja općenito bi trebala biti manja od 3 mm; u suprotnom, to će uticati na tačnost utisnutih dijelova. 3.2 Dvostepeno savijanje u jednom procesu

Proces savijanja je podijeljen u dvije faze kako bi se eliminiralo povratno opruge.

Prva faza savijanja koristi veliki razmak (uglavnom 1,15-1,3 puta debljinu materijala). Zbog velikog razmaka, materijal lima se naginje, a radijus savijanja matrice je također velik, što rezultira grubo savijenim limom. Druga faza savijanja preoblikuje veliki radijus savijanja prve faze u manji radijus savijanja (kao što je prikazano na slici 3).

Razmak u prvoj fazi deformacije treba prilagoditi od početnog malog zazora i postupno povećavati na temelju efekta regulacije povrata u drugoj fazi. Tokom druge faze deformacije savijanja, mali zazor može lako uzrokovati trošenje matrice, što dovodi do hrapavosti radnog komada. Da bi se eliminisalo hrapavost, šupljina kalupa treba da se podvrgne tretmanu površinskog očvršćavanja.

3.3 Očvršćavanje unutarnjeg ugla
Otvrdnjavanje unutrašnjeg ugla se koristi za komprimovanje sa unutrašnje strane savijenog područja kako bi se eliminisalo povratno opterećenje. Ova metoda je posebno efikasna kod savijanja lima u obliku slova U- zbog simetričnog savijanja sa obje strane. Prilikom savijanja lima u L- obliku, pritisak na horizontalni dio materijala slabi, što uzrokuje promjene dimenzija proizvoda. Sudeći po obliku, pritisak je slab na mjestu savijanja. Ova metoda nije prikladna za oblikovane dijelove koji zahtijevaju i čvrstoću i elastičnost.

Dodatno, opružni naslon se može podesiti promjenom dimenzije S (promjena debljine na rubu) (kao što je prikazano na slici 4). Često, kompresija fileta uzrokuje blagu promjenu dužine prirubnice. Za proizvode sa malim tolerancijama visine prirubnice, ponekad je potrebna kompenzacija za nesavijenu dužinu.

3.4 Očvršćavanje oblika
Metoda savijanja bočnih stijenki alata za savijanje, ostavljajući tragove otvrdnjavanja na čeličnoj ploči (kao što je prikazano na slici 5) naziva se obrada kaljenjem oblika. Rebra za stvrdnjavanje mogu izgrebati proizvod, pa je potreban pažljiv odabir na osnovu karakteristika proizvoda. Oznake stvrdnjavanja se općenito koriste na površinama koje nisu-razrijeđene. Ova metoda potiskivanja opruge je efikasnija za deblje listove.

3.5 Formiranje u dva-korak za kontrolu Springback-a
Metoda eliminacije naprezanja na unutrašnjoj i vanjskoj strani lima kroz dva-stepena oblikovanja prikazana je na slici 6. Štancani dijelovi formirani nakon dva procesa imaju nisko unutrašnje naprezanje i stabilan kvalitet. Međutim, ova metoda povećava broj procesa kalupa i troškove proizvodnje.

3.6 Eliminacija zaostalog naprezanja
Metoda za uklanjanje zaostalih naprezanja je dodavanje lokalnih konveksnih oblika na površinu alata tokom crtanja, a zatim uklanjanje dodatih oblika u narednim procesima (kao što je prikazano na slici 7). Ovo mijenja ravnotežu zaostalog naprezanja unutar materijala, čime se eliminira povratni udar.

3.7 Dodavanje anti-rebara protiv povratnog udara
Bez promjene originalne funkcije proizvoda, dodavanjem rebara protiv opruge mijenja se oblik proizvoda i poboljšava se čvrstoća savijenih dijelova (kao što je prikazano na slici 8), čime se kontroliše i poboljšava opružnost.

3.8 Negativan povratak
Posebnim tretmanom površine alata za obradu u limu se stvara negativan povratni povratni udar. Nakon što se gornja matrica vrati, dio se vraća u oprugu, a negativna opruga i povratna opruga postižu traženi oblik proizvoda (kao što je prikazano na slici 9).

3.9 C-pozadi{2}}Presing
Prilikom formiranja čeličnih ploča visoke čvrstoće u obliku slova "U"-C-povratak-metoda potiskivanja u obliku slova C- može efikasno smanjiti količinu povratne snage. Nakon prvog oblikovanja, visina ploče u obliku "几" je C, a širina J; nakon drugog oblikovanja, visina ploče u obliku "几" je Q, a širina S. Povratno ispiranje je jednako 1 - a2o. Drugo oblikovanje je proces povratnog ispiranja i prirubnica. Nakon drugog oblikovanja, deformacija vertikalnih i prirubničkih površina dijela u obliku "几" je značajno smanjena, čime se kontrolira preciznost ključnih dijelova dijelova koji se preklapaju kako bi se zadovoljili zahtjevi sklopa (kao što je prikazano na slici 10). Ova metoda se obično koristi u kalupima za mašine za štancanje servo motora.

4. Studija slučaja
U nastavku je opisan proces korištenja hladnog štancanja za rješavanje problema povratnog opruge za određeni model kompanijske anti-sudarne grede.

Slika 10 C-površinsko ispiranje

4.1 Dio
Kao što je prikazano na slici 11, unutrašnja ploča anti-grede protiv sudara je napravljena od DOCOL 860 visoke- ploče, koja ima visoke zahtjeve za ugradnju, a otpornost dijela je teško kontrolisati.

4.2 Šema procesa štancanja
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 Slika 12 prikazuje tijelo alata za proces crtanja.

Slika 10 C-površinski povratni proboj

4.3 Postojeći problemi
Dio pokazuje jak povratni udar, sa maksimalnom oprugom od 15 mm u smjeru visine i 7 mm u smjeru širine, kao što je prikazano na slici 13.

4.4 Uzroci
Materijal za ovaj dio je uvezen iz Švedske, D. COL 860, sa vlačnom čvrstoćom većom od 800 MPa. Kompenzacija opruge je izvedena u skladu sa standardnim dizajnom dijela tokom štancanja, ali nije usvojena metoda kontrole opruge tokom proizvodnje, što je rezultiralo ozbiljnim povratnim oprugom zbog nedovoljne kompenzacije povratne opruge.

4.5 Rješenja
CAE analiza je korištena za upoređivanje stvarne povratne situacije dijela. Simulacijskom analizom utvrđeno je da je kompenzacija povratne opruge 15 mm u smjeru dužine i 7 mm u smjeru širine (kao što je prikazano na slici 14). Istovremeno, zazor matrice je poboljšan metodom uklapanja, a proboj/ugao u smjeru širine je na odgovarajući način smanjen tokom procesa oblikovanja.

4.6 Provjera efekta
Nakon modifikacije matrice metodom kompenzacije opruge, iznos opruge je bio samo 2 mm (kao što je prikazano na slici 15). Nakon daljnjih prilagođavanja, projektni zahtjevi su ispunjeni. Stvarna provjera montaže pokazala je da sve dimenzije zadovoljavaju zahtjeve upotrebe.