CN107127274A - 一种汽车冲压件减薄率测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车冲压件减薄率测定方法，包括如下步骤:1)冲压前，在金属薄板表面印制边长为L₀×L₀的方形网格；2)将印制有方形网格的金属薄板冲压成形，将冲压后的网格扫描到计算机中，并在网格所在表面建立垂直坐标系；3)金属薄板经双向拉伸变形状态时减薄率为：Δt＝(1‑(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；4)金属薄板经平面应变状态时减薄率为：Δt＝(1‑(L₀/L_X))×100％；5)金属薄板经拉压变形后状态时则减薄率为：Δt＝(1‑(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；本发明提出了一种能够适应板材冲压实际生产，能在保证试验效率的同时，又可以准确地测定冲压件减薄率的方法；该方法可随时应用于冲压工作现场，不受工作环境等因素的限制。

Description

一种汽车冲压件减薄率测定方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件成形性能测定方法，尤其涉及一种汽车冲压件减薄率测定方法。

背景技术

汽车白车身主要由汽车薄板冲压成形件构成，目前65％以上的汽车冲压件依然采用钢板冷冲压成形。随着车身零部件设计越来越复杂化，对冲压质量的要求也越来越高。因此，汽车薄板冲压技术一直是国内外汽车生产企业、钢厂以及高校的重点关注领域。在汽车板成形过程中，开裂会直接导致冲压拉延的失败，因此，目前普遍采用考虑数值模拟与实际冲压的比较值以及经验数据，在实际生产中选择坯料的最大厚度减薄率作为冲压拉延的质量评价指标。

之前，对于形状比较简单的成形件，主要采用手测的传统方法，测量板料成形前后的厚度变化值得出减薄率，虽然操作简单，但准确率根本无法保证，误差较大；该方法由于计算方法的不准确性而缺少适应性，因为板料在成形过程中的形变是瞬时的，所以该方法仅限于科研院所对汽车薄板的成形性能研究，无法规模化推广到板材冲压一线实际生产中。

如果不能对汽车零件冲压过程减薄率有一个准确的测定，将会严重影响冲压工艺参数的制定，进而导致零件冲压质量无法保证，会增加废品率，给汽车零件生产企业增加制造成本。

发明内容

本发明提供了一种汽车冲压件减薄率测定方法，克服了现有测定方法精度低、实际应用性差的缺点，提出了一种能够适应板材冲压实际生产，能在保证试验效率的同时，又可以准确地测定冲压件减薄率的方法；该方法可随时应用于冲压工作现场，不受工作环境等因素的限制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种汽车冲压件减薄率测定方法，包括如下步骤:

1)冲压前，在无外力条件下，对冲压汽车零部件的坯料即金属薄板表面的主要成形部位通过化学腐蚀的方法印制边长为L₀×L₀的方形网格；

2)将印制有方形网格的金属薄板放置在冲压模具上，启动冲压机进行汽车零部件的冲压成形；冲压后，将冲压后的网格扫描到计算机中，并在网格所在表面建立力坐标系，该坐标系的原点位于网格中心，F_X轴和F_Y轴分别与冲压后网格的2条相交的边平行；

3)金属薄板经双向拉伸变形状态：所施加的两个外力沿F_X轴和F_Y轴均产生应变，变形的结果就是使薄板变薄；冲压后网格不仅沿F_X轴伸长同时也沿F_Y轴伸长，设冲压后网格沿F_X轴的长度为L_X，沿F_Y轴的长度为L_Y，则冲压后网格的面积为L_X×L_Y；减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

4)金属薄板经平面应变状态：金属薄板在拉力FX的方向上伸长，产生应变的冲压后网格与拉力F_X平行方向的边长变为L_X，并大于L₀，减薄率为：

Δt＝(1-(L₀/L_X))×100％；

5)金属薄板经拉压变形后状态：应变后沿FX轴方向的拉力使材料伸长，沿F_Y轴方向的压缩力的作用促使材料收缩，冲压后网格沿F_X轴方向的边长为L_X，沿F_Y轴方向的边长为L_Y；冲压后网格的面积为L_X×L_Y；，则减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

由于L_X＞L₀，L_Y＜L₀，即材料在一个方向上产生伸长正应变，另一个方向上产生压缩负应变，材料局部可能增厚、变薄或保持不变；若计算中减薄率为负值，则表明冲压件由于压缩力而起皱，即产生了冲压件缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

克服了现有测定方法精度低的缺点，提出了一种能够适应板材冲压实际生产，能在保证试验效率的同时，又可以准确地测定冲压件减薄率的方法；该方法可随时应用于冲压工作现场，不受工作环境等因素的限制。

附图说明

图1是本发明所述在未经冲压成形的金属薄板上印制方形网格的示意图。

图2是本发明所述金属薄板经双向拉伸变形后网格的状态图。

图3是本发明所述金属薄板经平面应变后网格的状态图。

图4是本发明所述金属薄板经拉压变形后网格的状态图。

图中：1.金属薄板 2.网格

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

一种汽车冲压件减薄率测定方法，包括如下步骤:

1)冲压前，在无外力条件下，对冲压汽车零部件的坯料即金属薄板1表面的主要成形部位通过化学腐蚀的方法印制边长为L₀×L₀的方形网格2；(如图1所示)

2)将印制有方形网格2的金属薄板1放置在冲压模具上，启动冲压机进行汽车零部件的冲压成形；冲压后，将冲压后的网格2扫描到计算机中，并在网格2所在表面建立垂直坐标系，该坐标系的原点位于网格2中心，F_X轴和F_Y轴分别与冲压后网格2的2条相交的边平行；

3)金属薄板1经双向拉伸变形状态(如图2所示)：所施加的两个外力沿F_X轴和F_Y轴均产生应变，变形的结果就是使薄板变薄；冲压后网格2不仅沿F_X轴伸长同时也沿F_Y轴伸长，设冲压后网格2沿F_X轴的长度为L_X，沿F_Y轴的长度为L_Y，则冲压后网格2的面积为L_X×L_Y；减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

4)金属薄板1经平面应变状态(如图3所示)：金属薄板1在拉力F_X的方向上伸长，产生应变的冲压后网格2与拉力F_X平行方向的边长变为L_X，并大于L₀，减薄率为：

Δt＝(1-(L₀/L_X))×100％；

5)金属薄板1经拉压变形后状态(如图4所示)：应变后沿F_X轴方向的拉力使材料伸长，沿F_Y轴方向的压缩力的作用促使材料收缩，冲压后网格2沿F_X轴方向的边长为L_X，沿F_Y轴方向的边长为L_Y；冲压后网格2的面积为L_X×L_Y；，则减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

由于L_X＞L₀，L_Y＜L₀，即材料在一个方向上产生伸长正应变，另一个方向上产生压缩负应变，材料局部可能增厚、变薄或保持不变；若计算中减薄率为负值，则表明冲压件由于压缩力而起皱，即产生了冲压件缺陷。

本发明所述方法可随时应用于冲压工作现场，不受工作环境等因素的限制。网格线通过便携式网格印制系统(包括电源、电解液、网格板、滚筒等)即可绘制，其操作简单、容易掌握、方便快捷，因此可以广泛推广应用于生产一线。

由于采用网格板进行网格绘制，可以方便地调整网格印制方向，一般采用网格边线垂直于最大拉延应变作用力的方向，这样可以提高减薄率测定的准确性。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

在无外力条件下，在成形之前的金属薄板1上通过化学腐蚀的方法印制2mm×2mm的方形网格2，以便测量材料的变形。

将印制有方形网格2的金属薄板1放置在冲压模具上，启动冲压机进行汽车零部件的冲压成形。将变形后的冲压件表面网格2扫描到计算机，测得形成的新的网格面积L_X×L_Y。

本实施例中，L_X＞2mm，L_Y＞2mm，表示该网格区域的应变条件就是所谓的双向拉胀状态。双轴拉胀仅有的判据是：金属薄板1表面的最后尺寸在表面的两个主方向上都比原始尺寸大，变形的结果就是使金属薄板1变薄。

实测得L_X＝2.3mm，L_Y＝2.2mm，则该网格区域的减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％＝20.95％；

【实施例2】

在无外力条件下，在成形之前的金属薄板1上通过化学腐蚀的方法印制2mm×2mm的方形网格2，以便测量材料的变形。

将印制有方形网格2的金属薄板1放置在冲压模具上，启动冲压机进行汽车零部件的冲压成形。将变形后的冲压件表面网格2扫描到计算机，测得形成的新的网格面积L_X×L_Y。

本实施例中，L_X＞2mm，L_Y＜2mm，表示在一个方向上材料产生伸长正应变，另一个方向产生压缩负应变。这种情况下，材料局部可能增厚、变薄或保持不变。如材料增厚，计算中则减薄率有可能为负值，这就表明冲压件由于压缩力而起皱，这也是冲压件另一种缺陷的表现形式。

实测得L_X＝2.2mm，L_Y＝1.8mm，则该网格区域的减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％＝-1.01％；(实际增厚)

将以上实施例中冲压后网格的应变进行统一处理，可得到冲压件在该区域的冲压减薄率云图，并获得该区域的冲压最大减薄率，进而判断该冲压件在实际生产中的冲压性能。

上述实施例中，采用了带有方格的金属薄板来测量和描述可能发生的基本应变状态，它们共同的一个基本条件是：所施加的力都作用在所印制的网格边长的垂直方向上。如果力作用在非垂直方向上，以同样的原理，同样可以采用网格法，得到冲压件集中应变区材料应变状态，进而解决冲压件开裂、起皱或回弹等缺陷。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种汽车冲压件减薄率测定方法，其特征在于，包括如下步骤:

1)冲压前，在无外力条件下，对冲压汽车零部件的坯料即金属薄板表面的主要成形部位通过化学腐蚀的方法印制边长为L₀×L₀的方形网格；

2)将印制有方形网格的金属薄板放置在冲压模具上，启动冲压机进行汽车零部件的冲压成形；冲压后，将冲压后的网格扫描到计算机中，并在网格所在表面建立力坐标系，该坐标系的原点位于网格中心，F_X轴和F_Y轴分别与冲压后网格的2条相交的边平行；

3)金属薄板经双向拉伸变形状态：所施加的两个外力沿F_X轴和F_Y轴均产生应变，变形的结果就是使薄板变薄；冲压后网格不仅沿F_X轴伸长同时也沿F_Y轴伸长，设冲压后网格沿F_X轴的长度为L_X，沿F_Y轴的长度为L_Y，则冲压后网格的面积为L_X×L_Y；减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

4)金属薄板经平面应变状态：金属薄板在拉力F_X的方向上伸长，产生应变的冲压后网格与拉力F_X平行方向的边长变为L_X，并大于L₀，减薄率为：

Δt＝(1-(L₀/L_X))×100％；

5)金属薄板经拉压变形后状态：应变后沿F_X轴方向的拉力使材料伸长，沿F_Y轴方向的压缩力的作用促使材料收缩，冲压后网格沿F_X轴方向的边长为L_X，沿F_Y轴方向的边长为L_Y；冲压后网格的面积为L_X×L_Y；，则减薄率为：

Δt＝(1-(L₀×L₀)/(L_X×L_Y))×100％；

由于L_X＞L₀，L_Y＜L₀，即材料在一个方向上产生伸长正应变，另一个方向上产生压缩负应变，材料局部可能增厚、变薄或保持不变；若计算中减薄率为负值，则表明冲压件由于压缩力而起皱，即产生了冲压件缺陷。