車身縱梁成形工藝與模具設(shè)計

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1、模具技術(shù)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(shè)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(yù)知模H?實際調(diào)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(jié)構(gòu)設(shè)計，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；回彈 中圖分類號：T3386 1 文獻標(biāo)識碼：B Abstract： Springback and tw

2、ist 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 effi

3、ciency 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(shù)200G Zj 5 # 力方數(shù)據(jù) 模具技術(shù)200G Zj 5 23 0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(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「?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(yán)

4、格，對工藝分析及模具設(shè)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(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(xì)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(shè)計復(fù)雜， 體形較大等特點，如圖1所示。 2縱梁成形工藝分析

5、 根據(jù)近兒年來縱梁工藝的不斷改進，從模幾 制造、調(diào)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(yīng)措施増加拐點區(qū)的校形力；導(dǎo)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(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床 壓力，一般在18?20MPa；為使腹面拐角區(qū)域 充分校形,凸模拐點區(qū)域設(shè)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

6、免其沿K度方向產(chǎn)生京動，左右堵板應(yīng) 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(cè)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(shè)計來抵消回彈,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(yīng)

7、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(dāng)減小，增厚區(qū)間 隙適當(dāng)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(yīng)前后對應(yīng)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(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

8、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(rèn)為足成形過程中無導(dǎo)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(nèi)應(yīng)力，結(jié)束厲其應(yīng)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(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(yīng)盡可能一致，如圖4、 圖5所示。 3模具設(shè)計耍點 31F模座設(shè)計 力方數(shù)據(jù)

9、 模具技術(shù)200G Zj 5 25 圖I導(dǎo)正俏設(shè)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. 6?0. 9nm對「?球墨鑄鐵來說，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(shù)200G Zj 5 # 力方數(shù)據(jù) 模具技術(shù)200G Zj 5 # 通過詢面對縱梁工藝性研究，為后序模幾設(shè)

10、計奠定了基礎(chǔ),通過三維模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計, 達(dá)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(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(shè)計 頂件懈在?？?結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計 相對卜模朋，匕模廉設(shè)計比較簡單，主要 包括模座、成形凸模以及導(dǎo)正銷設(shè)計等工

11、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(diào)整方案，采用此丁藝以及相應(yīng)的模貝?設(shè) 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(jié)論 該縱梁成形工藝性與模貝設(shè)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(shù)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(zhì)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

12、 模具設(shè)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(shè)計m.北京:機械工業(yè)出 版社,2002. @筋其金.冷沖壓技術(shù)[M].北京：機械匸業(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） 力方數(shù)據(jù) 模具技術(shù)200G Nq 5 27 3 2設(shè)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(shè)計成矩形框結(jié)構(gòu),以便保持較好的

13、 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(diào)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(diào)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(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(shè)計中充分考慮了模 幾的制造工藝性及易損件更

14、換、維護的方便性， 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【1 滑塊22、快換擴I I凸模2吐間設(shè)計成快換結(jié)構(gòu)， 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(jié)構(gòu)簡圖 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，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(shè)計ri4 有快

15、換式凸模結(jié)構(gòu)的模具,便用時只需更換相應(yīng) 的凸模，便可完成其它工序的加工。在零件加工 時，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(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，1988. Q萬戰(zhàn)勝.沖壓工藝及模具設(shè)計M.北京:中國鐵道出 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 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

16、具工廠，山東.涯坊,261206 刊名： 模JI技術(shù)冏詞 英文刊名’ DIE AND MOULD TECHNOLOGY 年.卷(期)： 2006."⑸ 被引用次數(shù)： 0次 1. 十空沖丿k F冊2000 2. "華沖丿I、I.藝與楔具設(shè)計2002 3?翁其金冷沖爪技術(shù)2001 1?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-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.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(cè)門a形模的凹模w如八根價如 托料板的設(shè)計過丹. 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 下我時間：2010年12月15日