汽車縱梁成形工藝優(yōu)化與模具設(shè)計

汽車縱梁成形工藝優(yōu)化與模具設(shè)計汽車縱梁成形工藝優(yōu)化與模具設(shè)計 2019/11/26 介紹了汽車縱梁加強板的特點及其成形工藝，并將兩種制件的成形工藝進行了對比分析。介紹了兩種制件成形模的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和控制制件回彈的方法，并進行對比分析。優(yōu)化后的制件工藝可靠，模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，既縮短了生產(chǎn)周期，又節(jié)約了生產(chǎn)成本，對此類制件的開發(fā)及模具設(shè)計具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：受力結(jié)構(gòu)件；成形工藝；高強度鋼；回彈控制1引言縱梁承載著車身的大部分重量，并吸附著絕大部分撞擊能量，是汽車上不可或缺的受力結(jié)構(gòu)件?？v梁加強板的存在，不但使縱梁在整體強度上得到進一步強化，使撐力區(qū)的傳力性能大大增強，而且在變形時能夠有效吸收、衰減車輛碰撞時的沖擊能量。隨著汽車輕量化進程的不斷推進，高強度鋼板在梁架件中的使用比例越來越大，強度越來越高，使得在其沖壓成形過程中造成極大的困難，對沖壓工藝、模具設(shè)計及制造提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。2制件特點分析如圖1所示的兩種制件，分別為我公司承接的某兩款輕型卡車的縱梁加強板，具有以下共同特點：材料厚，強度高。為了滿足汽車輕量化和承載的需要，兩種制件均選用高強度鋼材料B510L，厚度為4.5mm；沖孔多，部分安裝孔位置要求高。為了滿足裝配及吸收車輛運動過程中的沖擊能量，制件上設(shè)計許多形狀各異的孔；型面及邊線裝配精度要求高。雖然縱梁加強板焊接在縱梁上、下板內(nèi)部，但是該制件的型面及邊線與縱梁上、下板均有配合和搭接焊接關(guān)系，且搭接面均為垂直面，制件回彈控制難度大，制件尺寸要求比較嚴格。本文以這兩種制件為例，從成形工藝及模具設(shè)計的角度進行比較和分析，將此類制件的成形方案予以討論和總結(jié)，希望能對此類制件的模具設(shè)計起到一定的借鑒作用。3制件成形工藝方案3.1制件成形工藝方案如圖2所示，采用左右雙件連在一起成形，這樣能有效消除兩側(cè)翻邊帶來的側(cè)向力，保證成形的穩(wěn)定性。由于將左右件連在一起生產(chǎn)，則必須在成形后增加分離工序，因此，決定將各處側(cè)孔、螺栓安裝孔及易變形孔均調(diào)整到?jīng)_孔分離工序完成，這樣能夠更好的保證孔徑及孔位要求，滿足裝配需要。同時，由于左右件連在一起生產(chǎn)，制件所有外形均需要落料來實現(xiàn)，那么落料沖孔工序的沖裁力也就成倍的增長。另外，由于該制件的孔多而密集，為了保證模具的使用功能及強度，必須將沖孔盡量分工序沖裁。綜合考慮客戶現(xiàn)有設(shè)備的狀態(tài)，決定將落料沖孔分為兩道工序，并且采用分級沖孔的方式才能滿足生產(chǎn)需要。綜上所述，制件成形方案定為：落料沖孔落料沖孔成形沖孔側(cè)沖孔分離。3.2制件成形工藝方案如圖3所示，采用將左右件分別旋轉(zhuǎn)5單獨成形，這樣不但能更好的控制制件翻邊引起的回彈，而且兩側(cè)翻邊帶來的側(cè)向力得到了消除，成形穩(wěn)定性也有一定的保障。由于采用單件成形的方案，制件不需要單獨設(shè)置分離工序，只需將各處側(cè)孔、螺栓安裝孔及易變形孔布置在沖孔側(cè)沖孔工序完成，剩余部分孔布置在落料沖孔工序完成即可。這樣以來，落料沖孔模的沖裁力能夠大幅度降低，對生產(chǎn)設(shè)備的要求也相應地降低。另外，針對制件的特點進行分析，將制件的直線邊線部分，采用下料來保證，后序的落料沖孔工位不涉及到直線修邊，這樣就明顯提升了該制件的材料利用率，大大降低了生產(chǎn)生本，提高了生產(chǎn)效率。綜上所述，制件成形方案定為：落料沖孔成形沖孔側(cè)沖孔。3.3兩種成形工藝方案的對比經(jīng)過上述比較分析，制件的成形方案在成形穩(wěn)定性方面好于制件的成形方案，但是在控制制件回彈、生產(chǎn)設(shè)備要求及生產(chǎn)成本的控制等方面均比制件的成形方案差。因此，按照制件的成形工藝方案設(shè)計、制造的模具，得到了客戶更高的評價和認可。4制件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計分析4.1落料沖孔模的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示，制件落料沖孔模的下模結(jié)構(gòu)及制件排樣示意圖。針對該制件特點分析，直線邊由下料保證，其余部分由落料保證，采用調(diào)頭沖裁的排樣方法，單件毛坯料可以生產(chǎn)兩件制件，最終的廢料只有很少一部分。這樣不但大大提高了材料利用率，而且提高了生產(chǎn)效率。坯料依靠浮動定位板定位，送料側(cè)采用浮動卸料板撐料，兩側(cè)靠廢料刀將廢料從寬度方向切斷，既保證了調(diào)頭后坯料的方便操作，又能保證切斷后的廢料順利滑落。經(jīng)過大批量生產(chǎn)的驗證，該模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可靠性強，可為相似制件提供參考。4.2成形模的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于該制件型面裝配精度要求高，制件的回彈控制是所有問題中的重中之重。制件成形時，由于左右零件連在一起，必須在成形凸模上增加回彈角或者在成形凸模底面開槽來消除回彈，并且鑒于理論情況和實際狀態(tài)存在差別，回彈角往往通過多次調(diào)試才能準確確定，在生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期上造成一定的浪費。如圖5所示，在制件成形模設(shè)計時，將左、右件制件分別旋轉(zhuǎn)5成形，就不必在刻意凸模上單獨增加回彈角，同時將底面R角墩死，這樣使材料產(chǎn)生充分的塑性變形而有效控制回彈量。實踐證明，此種成形方案不需要在凸模上增加回彈角，不但大大降低了模具調(diào)試成本，而且縮短了生產(chǎn)周期。5結(jié)束語總結(jié)同類制件的特點，及時調(diào)整制件工藝方案，針對制件關(guān)鍵尺寸要求，優(yōu)化制件模具設(shè)計。最終在滿足制件要求及客戶需要的情況下，減少了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，達到了預期的效果，可為同類制件的開發(fā)及模具設(shè)計提供參考。參考文獻1王孝培.沖壓手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2004：80872沖模設(shè)計手冊編寫組.沖模設(shè)計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1999：420432.3朱元友.中厚板多孔位大型沖孔模設(shè)計J.模具工業(yè)，2010，36（6）:34354劉曉波，周德坤，楊國豐.汽車側(cè)前橫梁修邊沖孔模設(shè)計J.模具工業(yè)，2009，35(7):36395張懃，柳強，黃利文.梁型件成形方法研討J.模具制造，2016，（11）：17216第四機械工業(yè)部標準化研究所.冷壓沖模設(shè)計M.北京：二二O七工廠，1981:130142