TRIZ在高强板冲压翻边开裂问题中的应用

目前高强板冲压过程中遇到的主要问题是高强板边缘伸长类翻边开裂.TRIZ是基于知识的、面向人的解决问题的系统化方法,本项目以某车型左/右前纵梁为例,创新性的引用TRIZ理论中因果分析、矛盾分析等方法,尝试解决冲压高强板翻边开裂问题.

某轿车左右前纵梁的零件形状比较复杂,如图1所示.产品尺寸达到170mm×840mm,由2块不等厚的590MPa级的双相高强板激光拼焊而成.590MPa级的双相高强板在冷冲压生产中用于复杂拉延零件生产存在很多难点.不同材质、不同料厚的材料进行整体拼焊,会引起相邻材质强度、厚度的差异,造成成形过程中进料不均匀,再加上高强度板本身高含碳量对焊缝质量的影响,致使成形难度极大;高强板本身边缘效应明显,特别是拉伸后,受减薄、硬化影响,边缘效应更差,翻边极易开裂.该产品工序方案包括:拉延→修边、冲孔、分离→整形翻边→上翻边、侧冲,如图2所示.

生产问题:

此制件在模拟分析时,制件整体处于安全状态,如图3所示,局部最大变薄率为18.1%,满足材料性能要求.实际生产准备过程中,制件在图4所示位置出现翻边开裂现象,后期通过反复调试、试验,通过更换修边镶块,保证修边刃口锋利度,模具连续生产了2个月,共计1万件无问题.后续正常生产时,发现修边刃口无法维持高的锋利度,生产稳定性差,针对此现象,也进行了多次整改工作,效果均不明显.

问题分析:

IFR创新的最终目的是要保证前纵梁内板翻边不会开裂,无边缘效应.需要解决的问题是前纵梁内板翻边过程中,高强板边缘成形性差;生产过程中如果超过一定极限,前纵梁内板会出现开裂.解决方法是利用各种有效资源:人员能力、产品形状、材料性能、工艺设计、工装质量,构建系统IFR资源分析图(图5),创造生产条件使得前纵梁内板在翻边过程中,不存在高强板边缘效应.

资源分析:

根据九屏幕法,我们对前纵梁冲压过程及周围的资源进行了详细的分析,得到如图6所示的九屏幕资源列表.利用资源分析得出的思路:前纵梁翻边工艺,可以考虑采用粉末成形、热成形等新型工艺代替.

因果分析:

通过对技术系统的因果分析,导致前纵梁翻边开裂问题的原因如图7所示.通过因果分析,引起前纵梁翻边开裂的主要原因是:前纵梁产品工艺性设计差、前期未识别此处翻边开裂风险;模具工装维护成本、难度高,对钳工能力要求极高,维修质量差;板料边缘性能低于其本身性能指标;工艺设计存在翻边与成本之间的矛盾.

组件分析:

通过对系统中某些有危害的因素进行裁剪,得到裁剪后的模型图,如图8所示.通过裁剪分析,得到解决纵梁内板翻边开裂思路:通过产品优化或工艺优化,降低或取消高强板圆弧处翻边,局部通过拉伸、修剪直接达成产品要求.

结束语:

随着经济全球化发展趋势的加剧,竞争越来越激烈,知己知彼,才能百战不殆.为了更加合理地利用和配置各种资源,企业不仅需要了解当前产品的技术状况,更要把握其未来的发展趋势,因此准确可靠的进行产品技术进化分析具有越来越重要的意义.本文通过应用TRIZ理论的资源、组件、因果、矛盾等分析方法,结合实际生产,详细介绍了冲压领域纵梁翻边开裂问题,为冲压领域问题分析、解决提供了参考依据.