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1、汽車縱梁成形工藝優(yōu)化與模具設(shè)計(jì)
汽車縱梁成形工藝優(yōu)化與模具設(shè)計(jì)
2019/11/26
介紹了汽車縱梁加強(qiáng)板的特點(diǎn)及其成形工藝,并將兩種制件的成形工藝進(jìn)行了對(duì)比分析。介紹了兩種制件成形模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和控制制件回彈的方法,并進(jìn)行對(duì)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(duì)此類制件的開發(fā)及模具設(shè)計(jì)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(qiáng)度鋼;回彈控制
1引言
縱梁承載
2、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(qiáng)板的存在,不但使縱梁在整體強(qiáng)度上得到進(jìn)一步強(qiáng)化,使撐力區(qū)的傳力性能大大增強(qiáng),而且在變形時(shí)能夠有效吸收、衰減車輛碰撞時(shí)的沖擊能量。隨著汽車輕量化進(jìn)程的不斷推進(jìn),高強(qiáng)度鋼板在梁架件中的使用比例越來越大,強(qiáng)度越來越高,使得在其沖壓成形過程中造成極大的困難,對(duì)沖壓工藝、模具設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。
2制件特點(diǎn)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(qiáng)板,具有以下共同特點(diǎn):①材料厚,強(qiáng)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(qiáng)度鋼材料B5
3、10L,厚度為4.5mm;②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(yùn)動(dòng)過程中的沖擊能量,制件上設(shè)計(jì)許多形狀各異的孔;③型面及邊線裝配精度要求高。雖然縱梁加強(qiáng)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(yán)格。本文以這兩種制件為例,從成形工藝及模具設(shè)計(jì)的角度進(jìn)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(duì)此類制件的模具設(shè)計(jì)起到一定的借鑒作用。
3制件成形工藝方案
3.1制件Ⅰ成形工藝方案
如圖2所示,采用左右雙件連在一起成形,這
4、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(shí),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(shí)現(xiàn),那么落料沖孔工序的沖裁力也就成倍的增長(zhǎng)。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(qiáng)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(jí)沖孔的方式才能滿足生產(chǎn)需要。綜上所述,制件Ⅰ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Ⅱ
5、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(dú)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(dú)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(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求也相應(yīng)地降低。另外,針對(duì)制件Ⅱ的特點(diǎn)進(jìn)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Ⅱ成形
6、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(duì)比
經(jīng)過上述比較分析,制件Ⅰ的成形方案在成形穩(wěn)定性方面好于制件Ⅱ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Ⅱ的成形方案差。因此,按照制件Ⅱ的成形工藝方案設(shè)計(jì)、制造的模具,得到了客戶更高的評(píng)價(jià)和認(rèn)可。
4制件Ⅱ模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
4.1落料沖孔模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖4所示,制件Ⅱ落料沖孔模的下模結(jié)構(gòu)及制件排樣示意圖。針對(duì)該制件特點(diǎn)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
7、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(dòng)定位板定位,送料側(cè)采用浮動(dòng)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(yàn)證,該模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可靠性強(qiáng),可為相似制件提供參考。
4.2成形模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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Ⅰ成形時(shí),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(shí)際狀態(tài)存在差別,回彈角往往通過多次調(diào)試才能準(zhǔn)確確定,在生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期上
8、造成一定的浪費(fèi)。如圖5所示,在制件Ⅱ成形模設(shè)計(jì)時(shí),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(dú)增加回彈角,同時(shí)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(shí)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(diǎn),及時(shí)調(diào)整制件工藝方案,針對(duì)制件關(guān)鍵尺寸要求,優(yōu)化制件模具設(shè)計(jì)。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(dá)到了預(yù)期的效果,可為同類制件的開發(fā)及模具設(shè)計(jì)提供參考。
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