車身縱梁成形工藝與模具設計

模具技術200G Zj 5#文章編號：100 W934 （2006） 05-0022-04車身縱梁成形工藝與模具設計張明揚（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：通過對車身左右縱梁成形匸藝性分析，提前預知模H實際調試過程中出現(xiàn)的冋彈、 扭曲等現(xiàn)象，制定合理的解決方案，優(yōu)化沖床藝和模貝結構設計，保證了產(chǎn)品成形質彊和 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。關鍵詞：左右縱梁；成形工藝；模具設計；回彈中圖分類號：T3386 1文獻標識碼：BAbstract： Springback and twist during die debuggings 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 product ion dam nd Keywords： lefLright longeron foiming process； die design； springback力方數(shù)據(jù)模具技術200G Zj 5#力方數(shù)據(jù)模具技術200G Zj 5230引言乍身底盤縱梁是并種伍輛的甚本IT架，直接 決定看整個車身的剛性和承受沖擊性，梵尺寸稱 度耍求之嚴，質昴耍求之高，決定了它在汽車模 貝領域的特殊地位。對普通焊接式底盤，主耍 保證的是外形輪廓尺寸;而對丁鉀合式底盤,由 J孔數(shù)較多，孔位嚴格，對工藝分析及模具設計 提出了更高的耍求。以公司捷運項II乍架左右縱 梁為例，通過前期采取仃效描施，盡可能減少和 避免問題的出現(xiàn)，劉提高產(chǎn)品質磺，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作者簡介:張明揚（ 1979，男,工程師。般為 0-GB/T709/10TIL-GB327,形狀為細長 槽形件、腹面、翼而多有落差，左、右件對稱， 成形難度較大，冋彈難以控制，模具設計復雜， 體形較大等特點，如圖1所示。2縱梁成形工藝分析根據(jù)近兒年來縱梁工藝的不斷改進，從模幾 制造、調試經(jīng)臉可知，汽車縱梁成形的問題主耍 是回彈和扭曲兩種現(xiàn)彖，能否仃效解決此類問題 直接決定著鍛終產(chǎn)胡的介格與否，卜面分別逐一 進行剖析。21回彈問題分析2 1. 1腹面冋彈對腹面回彈，一般由J：機床壓力不足；未 采取相應措施増加拐點區(qū)的校形力；導向間隙不 均勻造成下頂件器在成形過程中左右移位，使拐 點無法保證充分校形；凸模鑲塊受側向力作用產(chǎn) 生微小位移等因素造成。解決方法采取增人機床 壓力，一般在1820MPa；為使腹面拐角區(qū)域 充分校形,凸模拐點區(qū)域設計高出相鄰面Q2 0. 5mn并與臨而門然過渡；增強頂件器的穏定 性，為避免其沿K度方向產(chǎn)生京動，左右堵板應 仃足夠的強度；&向間隙不宜過人，盡可能按ID7 h晡配取值;凸模組兩端部增加反側裝置。既使 以上因索都即到控制，但山此類制件的特殊情 況，也不可能完全消除回彈，為此，根據(jù)經(jīng)臉優(yōu) 化模具成形凸模設計來抵消回彈,如圖2、圖3 所示。2 L 2兩翼面回彈対負回彈問題，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，另外壓制壓力過大也會造成收口,主要針對 正回彈問題進行分析研究。其主要原因是畫角部 位校形力不夠，不足以克服材料彈性變形或屈服 強度；氏次是凸、凹模間隙過人，兩翼邊拐角區(qū) 域間隙控制均勻。相應措施為：凸模底而背空， 増強圓角區(qū)校形。凸凹模間隙采取過圓角背空， 最小為材料最小厚度，最人處不超過最人料厚。 針對拐角部位，變薄區(qū)間隙適當減小，增厚區(qū)間 隙適當放大。2 2扭曲問題分析2 2 1腹而扭曲為了盡處避免腹而扭曲問題產(chǎn)生，在布置彈 性頂銷時一定耍均勻：剛性刮料器應前后對應布 置，并盡可能靠近拐點i殳在立邊平直部位，高度 一致，否則不能保證其同時觸料，一邊一點先著 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 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,適當增加刮件器數(shù)量、 刮料面長度。2 2靠體外形扭曲通過實際分析認為足成形過程中無導正州 施，而縱梁腹面，翼邊又多拐點，這樣在凸模初 始觸料和在料流入凹模時，板料產(chǎn)生前后偏移， 壓制過程屮產(chǎn)生內應力，結束厲其應力釋放使縱 梁外形變形；翼邊拐點處因為材料變薄或變厚， 分別產(chǎn)生一組或幾組相反的應力，脫模后應力釋 放不能中合,產(chǎn)生扭曲變形。相應解決措施:在 料片易產(chǎn)生偏移的拐點區(qū)加導正銷，仃效控制偏 移；凹模II采用斜面結構，減少進料阻力，使材 料更易流入，同時從產(chǎn)品方面考農(nóng)在不影響使用 的前提I、，相鄰拐點圓角應盡可能一致，如圖4、 圖5所示。3模具設計耍點31F模座設計力方數(shù)據(jù)模具技術200G Zj 525圖I導正俏設計余量較大、加工效率低等不足；如果采用303、 401號泡塑材料制作實型,發(fā)泡前顆粒直徑在 0. 60. 9nm對球墨鑄鐵來說，容易使最終 的鑄件產(chǎn)生雜質、沙眼以及農(nóng)面粗糙現(xiàn)象，嚴重 影響H強度，在使用過程中容易產(chǎn)生疲勞斷裂現(xiàn) 彖。實踐證明，采用木模制作實型，材料用2G45 鑄造，幾仃密度人、顆粒均勻，強度高，容易加 工等優(yōu)點，也育利/降低成本，如圖7所示。力方數(shù)據(jù)模具技術200G Zj 5#力方數(shù)據(jù)模具技術200G Zj 5#通過詢面對縱梁工藝性研究，為后序模幾設 計奠定了基礎,通過三維模具結構的優(yōu)化設計, 達到偵防上述各種缺陷的11的，同時考慮鑄件強 度，縱梁卜模朋結構復雜，主耍包括模朋、成形 FI模、刮件器等丁作部件.加強筋厚一般為6X 80mn采用木模制作實型，材料用HT300鑄造， 成形凹模采用CrI2MoV材料，如圖6所示。3 2頂件器設計頂件懈在模口結構設計中占巫翌地位，它H 接決定著產(chǎn)品的介格與否，承受較人的成形力和 壓強，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接帶來鋼件加工圖7頂件器3 3上模座設計相對卜模朋，匕模廉設計比較簡單，主要 包括模座、成形凸模以及導正銷設計等工作部 件，仍然采用木模制作實熨，材料采用HT300W 造，成形凸模采用Crl2MoV材料，通過多次驗 證，調整方案，采用此丁藝以及相應的模貝設 計，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結論該縱梁成形工藝性與模貝設汁，經(jīng)過公司捷 運項H、L項L1等乍型多次驗證和實際生產(chǎn)檢 驗，能夠仃效避免縱梁件回彈、扭曲等缺陷，模 力方數(shù)據(jù)模具技術200G Nq 5#貝使用具冇安全性、方便性、可靠性等特點，既 保證了產(chǎn)品質就、降低了成本，提高了效率，又 保證了公司新乍熨的及時開發(fā)，對以后此類件的 模具設計具有重耍的參考價值。參考文獻：ID王孝培沖壓手冊（第 施M 北京:機械工業(yè)出版 社,2000.a婪查華.沖壓工藝與模具設計m.北京:機械工業(yè)出 版社,2002.筋其金.冷沖壓技術M.北京：機械匸業(yè)出版社, 2001.力方數(shù)據(jù)模具技術200G Nq 5#力方數(shù)據(jù)模具技術200G Nq 5# A（上接第17頁）力方數(shù)據(jù)模具技術200G Nq 5273 2設計要點為承受兩處斜楔相互垂TI力的作用，整個框 形擋塊28設計成矩形框結構,以便保持較好的 強度及剛性.為可靠夾緊管料，保證擴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。為調整管料的夾緊力，通過增減夾 緊滑塊6與固定塊9之間接縫處的調整墊片8便 可實現(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1成形的凹模，因此其與擴I I 及夾緊斜楔以及快換擴丨1凸模23材料均選用 Crl2MoV制造，并熱處理IIRC5小6。為保證衷 而成形質屆，所仃與零件接觸的夾角處均倒圜 角，衷面粗糙度至少達到ol單m從而不會將零 件外表面劃傷。由于磨損及加工中的正常磨損等原因,一些 易損件需進行更換,為此,設計中充分考慮了模 幾的制造工藝性及易損件更換、維護的方便性， 設置了多處易換的襯板和調整墊。該套模具在后續(xù)成形加工中能夠借用,擴【1 滑塊22、快換擴I I凸模2吐間設計成快換結構， 從而在成形加工中只需將快換擴口凸模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)加工過程與擴II模的 工作原理柑同。圖5快換成形，慎結構簡圖4結論模貝設汁制造完成后，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，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 最穩(wěn)定，模具工作良好。由在模H設計時，根據(jù)零件成形的耍求， 充分考慮了各匸序的成形特性，針對性設計ri4 有快換式凸模結構的模具,便用時只需更換相應 的凸模，便可完成其它工序的加工。在零件加工 時，可將一批零件加工好一個工序后,然后更換 凸模進行下一工序加工，做到一模多用,生產(chǎn)效 率得到捉高、勞動成本進-步降低，能滿足零件 批最生產(chǎn)的需求。參考文獻:m沖模設計手冊編寫組.沖模設計手冊m.北京：機械 工業(yè)出版社，1988.Q萬戰(zhàn)勝.沖壓工藝及模具設計M.北京:中國鐵道出 版社,1995.力方數(shù)據(jù)模具技術200G Nq 5#力方數(shù)據(jù)車身縱梁成形工藝與模具設計作者：張期揚 :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技術冏詞英文刊名DIE AND MOULD TECHNOLOGY年.卷(期)：2006."被引用次數(shù)：0次1. 十空沖丿k F冊20002. "華沖丿I、I.藝與楔具設計20023翁其金冷沖爪技術20011期刊論文李宏達Li Hongda客車底盤縱梁成形丁藝及通用成形模設計-模兒業(yè)2000, (9)忍述廠務乍備列農(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.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)乩快蘆開發(fā)的通用*彤模打重介側門a形模的凹模w如八根價如 托料板的設計過丹.木文51 接：http:/d g wanfangdata com cn Pen.odicaLl_mjjs200605008 aspx授權便用：北京航空航夭大學北海學院(bhbhxy) 授權氏691ell71-9f78Tf J-af 18-9eldO165fLfd下我時間：2010年12月15日