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1、模具技術(shù)200G Zj 5#文章編號(hào)：100 W934 （2006） 05-0022-04車身縱梁成形工藝與模具設(shè)計(jì)張明揚(yáng)（北汽福川汽車股份有限公司 濰坊模典工廠，山東 濰坊 261206）摘 耍：通過(guò)對(duì)車身左右縱梁成形匸藝性分析，提前預(yù)知模H實(shí)際調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的冋彈、 扭曲等現(xiàn)象，制定合理的解決方案，優(yōu)化沖床藝和模貝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品成形質(zhì)彊和 成形穩(wěn)定性，節(jié)約了制造成本，提高了生產(chǎn)效率，滿足了大批屋生產(chǎn)耍求。關(guān)鍵詞：左右縱梁；成形工藝；模具設(shè)計(jì)；回彈中圖分類號(hào)：T3386 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BAbstract： Springback and twist during die debuggin
2、gs re foreseen through the fonrabi 1 i ty analysisof lefb-right longeron, helping touorkout reasonable solving pl arv opt imi ze starp- ing process and die structure, which ensured product qual i ty and foiming stabi I i ty, reduced production cost, irrp roved product ion efficiency and rrct rrass p
3、roduct ion dam nd Keywords： lefLright longeron foiming process； die design； springback力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Zj 5#力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Zj 5230引言乍身底盤縱梁是并種伍輛的甚本IT架，直接 決定看整個(gè)車身的剛性和承受沖擊性，梵尺寸稱 度耍求之嚴(yán)，質(zhì)昴耍求之高，決定了它在汽車模 貝領(lǐng)域的特殊地位。對(duì)普通焊接式底盤，主耍 保證的是外形輪廓尺寸;而對(duì)丁鉀合式底盤,由 J孔數(shù)較多，孔位嚴(yán)格，對(duì)工藝分析及模具設(shè)計(jì) 提出了更高的耍求。以公司捷運(yùn)項(xiàng)II乍架左右縱 梁為例，通過(guò)前期采取仃效描施，盡可能減少和
4、 避免問(wèn)題的出現(xiàn)，劉提高產(chǎn)品質(zhì)磺，縮短模JI制 造周期起到了事半功倍的作用.1產(chǎn)品工藝分析為了保證車架JI有一定的剛性與強(qiáng)度，以便 承受一定我荷的抗壓性和抗沖擊性，縱梁材料一 收稿 口 期：2006-06-19作者簡(jiǎn)介:張明揚(yáng)（ 1979，男,工程師。般為 0-GB/T709/10TIL-GB327,形狀為細(xì)長(zhǎng) 槽形件、腹面、翼而多有落差，左、右件對(duì)稱， 成形難度較大，冋彈難以控制，模具設(shè)計(jì)復(fù)雜， 體形較大等特點(diǎn)，如圖1所示。2縱梁成形工藝分析根據(jù)近兒年來(lái)縱梁工藝的不斷改進(jìn)，從模幾 制造、調(diào)試經(jīng)臉可知，汽車縱梁成形的問(wèn)題主耍 是回彈和扭曲兩種現(xiàn)彖，能否仃效解決此類問(wèn)題 直接決定著鍛終產(chǎn)胡的介格
5、與否，卜面分別逐一 進(jìn)行剖析。21回彈問(wèn)題分析2 1. 1腹面冋彈對(duì)腹面回彈，一般由J：機(jī)床壓力不足；未 采取相應(yīng)措施増加拐點(diǎn)區(qū)的校形力；導(dǎo)向間隙不 均勻造成下頂件器在成形過(guò)程中左右移位，使拐 點(diǎn)無(wú)法保證充分校形；凸模鑲塊受側(cè)向力作用產(chǎn) 生微小位移等因素造成。解決方法采取增人機(jī)床 壓力，一般在1820MPa；為使腹面拐角區(qū)域 充分校形,凸模拐點(diǎn)區(qū)域設(shè)計(jì)高出相鄰面Q2 0. 5mn并與臨而門然過(guò)渡；增強(qiáng)頂件器的穏定 性，為避免其沿K度方向產(chǎn)生京動(dòng)，左右堵板應(yīng) 仃足夠的強(qiáng)度；&向間隙不宜過(guò)人，盡可能按ID7 h晡配取值;凸模組兩端部增加反側(cè)裝置。既使 以上因索都即到控制，但山此類制件的特殊
6、情 況，也不可能完全消除回彈，為此，根據(jù)經(jīng)臉優(yōu) 化模具成形凸模設(shè)計(jì)來(lái)抵消回彈,如圖2、圖3 所示。2 L 2兩翼面回彈対負(fù)回彈問(wèn)題，原因主耍是頂件器壓料力 不夠或壓料初始位宣頂件器上型面低凹模I I所 致，另外壓制壓力過(guò)大也會(huì)造成收口,主要針對(duì) 正回彈問(wèn)題進(jìn)行分析研究。其主要原因是畫(huà)角部 位校形力不夠，不足以克服材料彈性變形或屈服 強(qiáng)度；氏次是凸、凹模間隙過(guò)人，兩翼邊拐角區(qū) 域間隙控制均勻。相應(yīng)措施為：凸模底而背空， 増強(qiáng)圓角區(qū)校形。凸凹模間隙采取過(guò)圓角背空， 最小為材料最小厚度，最人處不超過(guò)最人料厚。 針對(duì)拐角部位，變薄區(qū)間隙適當(dāng)減小，增厚區(qū)間 隙適當(dāng)放大。2 2扭曲問(wèn)題分析2 2 1腹而扭
7、曲為了盡處避免腹而扭曲問(wèn)題產(chǎn)生，在布置彈 性頂銷時(shí)一定耍均勻：剛性刮料器應(yīng)前后對(duì)應(yīng)布 置，并盡可能靠近拐點(diǎn)i殳在立邊平直部位，高度 一致，否則不能保證其同時(shí)觸料，一邊一點(diǎn)先著 力極易使縱梁彎曲變形或腹而扭面。2 2滇面扭曲產(chǎn)生翼而扭曲的主耍原因是由平fl段間隙 不均所致，備耍提高加工、裝配與鉗工研磨質(zhì) 帚，否則極易使立邊產(chǎn)生波紋變形。其次，在不 影響収、放件的前提下,適當(dāng)增加刮件器數(shù)量、 刮料面長(zhǎng)度。2 2靠體外形扭曲通過(guò)實(shí)際分析認(rèn)為足成形過(guò)程中無(wú)導(dǎo)正州 施，而縱梁腹面，翼邊又多拐點(diǎn)，這樣在凸模初 始觸料和在料流入凹模時(shí)，板料產(chǎn)生前后偏移， 壓制過(guò)程屮產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，結(jié)束厲其應(yīng)力釋放使縱 梁外形變
8、形；翼邊拐點(diǎn)處因?yàn)椴牧献儽』蜃兒瘢?分別產(chǎn)生一組或幾組相反的應(yīng)力，脫模后應(yīng)力釋 放不能中合,產(chǎn)生扭曲變形。相應(yīng)解決措施:在 料片易產(chǎn)生偏移的拐點(diǎn)區(qū)加導(dǎo)正銷，仃效控制偏 移；凹模II采用斜面結(jié)構(gòu)，減少進(jìn)料阻力，使材 料更易流入，同時(shí)從產(chǎn)品方面考農(nóng)在不影響使用 的前提I、，相鄰拐點(diǎn)圓角應(yīng)盡可能一致，如圖4、 圖5所示。3模具設(shè)計(jì)耍點(diǎn)31F模座設(shè)計(jì)力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Zj 525圖I導(dǎo)正俏設(shè)計(jì)余量較大、加工效率低等不足；如果采用303、 401號(hào)泡塑材料制作實(shí)型,發(fā)泡前顆粒直徑在 0. 60. 9nm對(duì)球墨鑄鐵來(lái)說(shuō)，容易使最終 的鑄件產(chǎn)生雜質(zhì)、沙眼以及農(nóng)面粗糙現(xiàn)象，嚴(yán)重 影響H強(qiáng)度，在使用過(guò)程
9、中容易產(chǎn)生疲勞斷裂現(xiàn) 彖。實(shí)踐證明，采用木模制作實(shí)型，材料用2G45 鑄造，幾仃密度人、顆粒均勻，強(qiáng)度高，容易加 工等優(yōu)點(diǎn)，也育利/降低成本，如圖7所示。力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Zj 5#力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Zj 5#通過(guò)詢面對(duì)縱梁工藝性研究，為后序模幾設(shè) 計(jì)奠定了基礎(chǔ),通過(guò)三維模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì), 達(dá)到偵防上述各種缺陷的11的，同時(shí)考慮鑄件強(qiáng) 度，縱梁卜模朋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主耍包括模朋、成形 FI模、刮件器等丁作部件.加強(qiáng)筋厚一般為6X 80mn采用木模制作實(shí)型，材料用HT300鑄造， 成形凹模采用CrI2MoV材料，如圖6所示。3 2頂件器設(shè)計(jì)頂件懈在?？诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占巫翌地位，它H 接決
10、定著產(chǎn)品的介格與否，承受較人的成形力和 壓強(qiáng)，耍求幾冇一定的剛性和韌性，采用4戸材 料，板材毛坯輪廓尺寸較人，XI接帶來(lái)鋼件加工圖7頂件器3 3上模座設(shè)計(jì)相對(duì)卜模朋，匕模廉設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，主要 包括模座、成形凸模以及導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)等工作部 件，仍然采用木模制作實(shí)熨，材料采用HT300W 造，成形凸模采用Crl2MoV材料，通過(guò)多次驗(yàn) 證，調(diào)整方案，采用此丁藝以及相應(yīng)的模貝設(shè) 計(jì)，最終得到了合格產(chǎn)品，如圖&圖9所示。圖8上模座紐件L凸模拼塊 2上模座圖9制件照片圖4結(jié)論該縱梁成形工藝性與模貝設(shè)汁，經(jīng)過(guò)公司捷 運(yùn)項(xiàng)H、L項(xiàng)L1等乍型多次驗(yàn)證和實(shí)際生產(chǎn)檢 驗(yàn)，能夠仃效避免縱梁件回彈、扭曲等缺陷，模
11、 力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Nq 5#貝使用具冇安全性、方便性、可靠性等特點(diǎn)，既 保證了產(chǎn)品質(zhì)就、降低了成本，提高了效率，又 保證了公司新乍熨的及時(shí)開(kāi)發(fā)，對(duì)以后此類件的 模具設(shè)計(jì)具有重耍的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)：ID王孝培沖壓手冊(cè)（第 施M 北京:機(jī)械工業(yè)出版 社,2000.a婪查華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)m.北京:機(jī)械工業(yè)出 版社,2002.筋其金.冷沖壓技術(shù)M.北京：機(jī)械匸業(yè)出版社, 2001.力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Nq 5#力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Nq 5# A（上接第17頁(yè)）力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Nq 5273 2設(shè)計(jì)要點(diǎn)為承受兩處斜楔相互垂TI力的作用，整個(gè)框 形擋塊28設(shè)計(jì)成矩形
12、框結(jié)構(gòu),以便保持較好的 強(qiáng)度及剛性.為可靠夾緊管料，保證擴(kuò)I的順利 完成。夾緊滑塊（ffj夾緊氏度耍足夠K,保證10 倍的管徑長(zhǎng)。為調(diào)整管料的夾緊力，通過(guò)增減夾 緊滑塊6與固定塊9之間接縫處的調(diào)整墊片8便 可實(shí)現(xiàn)。左凹模塊10與右凹模塊11既是管料的夾緊 件，介緊厲又是擴(kuò)1成形的凹模，因此其與擴(kuò)I I 及夾緊斜楔以及快換擴(kuò)丨1凸模23材料均選用 Crl2MoV制造，并熱處理IIRC5小6。為保證衷 而成形質(zhì)屆，所仃與零件接觸的夾角處均倒圜 角，衷面粗糙度至少達(dá)到ol單m從而不會(huì)將零 件外表面劃傷。由于磨損及加工中的正常磨損等原因,一些 易損件需進(jìn)行更換,為此,設(shè)計(jì)中充分考慮了模 幾的制造工藝性
13、及易損件更換、維護(hù)的方便性， 設(shè)置了多處易換的襯板和調(diào)整墊。該套模具在后續(xù)成形加工中能夠借用,擴(kuò)【1 滑塊22、快換擴(kuò)I I凸模2吐間設(shè)計(jì)成快換結(jié)構(gòu)， 從而在成形加工中只需將快換擴(kuò)口凸模23更換 為圖5所示的快換成形凸模便町完成后續(xù)的成形I、成形II工序加匚，后續(xù)加工過(guò)程與擴(kuò)II模的 工作原理柑同。圖5快換成形，慎結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4結(jié)論模貝設(shè)汁制造完成后，經(jīng)試模順利生產(chǎn)出了 滿足圖紙耍求的零件，經(jīng)整乍試驗(yàn)，滿足產(chǎn)品耍 求。II前，模貝使用加丁近三年，生產(chǎn)的零件質(zhì) 最穩(wěn)定，模具工作良好。由在模H設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)零件成形的耍求， 充分考慮了各匸序的成形特性，針對(duì)性設(shè)計(jì)ri4 有快換式凸模結(jié)構(gòu)的模具,便用時(shí)只需
14、更換相應(yīng) 的凸模，便可完成其它工序的加工。在零件加工 時(shí)，可將一批零件加工好一個(gè)工序后,然后更換 凸模進(jìn)行下一工序加工，做到一模多用,生產(chǎn)效 率得到捉高、勞動(dòng)成本進(jìn)-步降低，能滿足零件 批最生產(chǎn)的需求。參考文獻(xiàn):m沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)m.北京：機(jī)械 工業(yè)出版社，1988.Q萬(wàn)戰(zhàn)勝.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)M.北京:中國(guó)鐵道出 版社,1995.力方數(shù)據(jù)模具技術(shù)200G Nq 5#力方數(shù)據(jù)車身縱梁成形工藝與模具設(shè)計(jì)作者：張期揚(yáng) :HANG Hin-yang作者*1位=北汽福田汽乍股份仃限公虬濰坊模具工廠，山東.涯坊,261206刊名：模JI技術(shù)冏詞英文刊名DIE AND MOULD TECH
15、NOLOGY年.卷(期)：2006."被引用次數(shù)：0次1. 十空沖丿k F冊(cè)20002. "華沖丿I、I.藝與楔具設(shè)計(jì)20023翁其金冷沖爪技術(shù)20011期刊論文李宏達(dá)Li Hongda客車底盤縱梁成形丁藝及通用成形模設(shè)計(jì)-模兒業(yè)2000, (9)忍述廠務(wù)乍備列農(nóng)福緘梁成彤藝的踴定卅卄通汕斫究分析兒種炯咚的相同“和不同也從仆做和悄:等待點(diǎn).ret能保訐產(chǎn)乂能節(jié)釣松資的T藝方£ ttWil制迨 話介系刊產(chǎn)乩快蘆開(kāi)發(fā)的通用*彤模打重介側(cè)門a形模的凹模w如八根價(jià)如 托料板的設(shè)計(jì)過(guò)丹.木文51 接：http:/d g wanfangdata com cn Pen.odicaLl_mjjs200605008 aspx授權(quán)便用：北京航空航夭大學(xué)北海學(xué)院(bhbhxy) 授權(quán)氏691ell71-9f78Tf J-af 18-9eldO165fLfd下我時(shí)間：2010年12月15日
車身縱梁成形工藝與模具設(shè)計(jì)
