车身纵梁成形工艺与模具设计

模具技术200G Zj 5#文章编号：100 W934 （2006） 05-0022-04车身纵梁成形工艺与模具设计张明扬（北汽福川汽车股份有限公司 潍坊模典工厂，山东 潍坊 261206）摘 耍：通过对车身左右纵梁成形匸艺性分析，提前预知模H实际调试过程中出现的冋弹、 扭曲等现象，制定合理的解决方案，优化冲床艺和模貝结构设计，保证了产品成形质彊和 成形稳定性，节约了制造成本，提高了生产效率，满足了大批屋生产耍求。关键词：左右纵梁；成形工艺；模具设计；回弹中图分类号：T3386 1文献标识码：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力方数据模具技术200G Zj 5#力方数据模具技术200G Zj 5230引言乍身底盘纵梁是并种伍辆的甚本IT架，直接 决定看整个车身的刚性和承受冲击性，梵尺寸稱 度耍求之严，质昴耍求之高，决定了它在汽车模 貝领域的特殊地位。对普通焊接式底盘，主耍 保证的是外形轮廓尺寸;而对丁钾合式底盘,由 J孔数较多，孔位严格，对工艺分析及模具设计 提出了更高的耍求。以公司捷运项II乍架左右纵 梁为例，通过前期采取仃效描施，尽可能减少和 避免问题的出现，刘提高产品质磺，缩短模JI制 造周期起到了事半功倍的作用.1产品工艺分析为了保证车架JI有一定的刚性与强度，以便 承受一定我荷的抗压性和抗冲击性，纵梁材料一 收稿 口 期：2006-06-19作者简介:张明扬（ 1979，男,工程师。般为 0-GB/T709/10TIL-GB327,形状为细长 槽形件、腹面、翼而多有落差，左、右件对称， 成形难度较大，冋弹难以控制，模具设计复杂， 体形较大等特点，如图1所示。2纵梁成形工艺分析根据近儿年來纵梁工艺的不断改进，从模几 制造、调试经脸可知，汽车纵梁成形的问题主耍 是回弹和扭曲两种现彖，能否仃效解决此类问题 直接决定着锻终产胡的介格与否，卜面分别逐一 进行剖析。21回弹问题分析2 1. 1腹面冋弹对腹面回弹，一般由J：机床压力不足；未 采取相应措施増加拐点区的校形力；导向间隙不 均匀造成下顶件器在成形过程中左右移位，使拐 点无法保证充分校形；凸模镶块受侧向力作用产 生微小位移等因素造成。解决方法采取增人机床 压力，一般在1820MPa；为使腹面拐角区域 充分校形,凸模拐点区域设计高出相邻面Q2 0. 5mn并与临而门然过渡；增强顶件器的穏定 性，为避免其沿K度方向产生京动，左右堵板应 仃足够的强度；&向间隙不宜过人，尽可能按ID7 h晡配取值;凸模组两端部增加反侧装置。既使 以上因索都即到控制，但山此类制件的特殊情 况，也不可能完全消除回弹，为此，根据经脸优 化模具成形凸模设计来抵消回弹,如图2、图3 所示。2 L 2两翼面回弹対负回弹问题，原因主耍是顶件器压料力 不够或压料初始位宣顶件器上型面低凹模I I所 致，另外压制压力过大也会造成收口,主要针对 正回弹问题进行分析研究。其主要原因是画角部 位校形力不够，不足以克服材料弹性变形或屈服 强度；氏次是凸、凹模间隙过人，两翼边拐角区 域间隙控制均匀。相应措施为：凸模底而背空， 増强圆角区校形。凸凹模间隙采取过圆角背空， 最小为材料最小厚度，最人处不超过最人料厚。 针对拐角部位，变薄区间隙适当减小，增厚区间 隙适当放大。2 2扭曲问题分析2 2 1腹而扭曲为了尽处避免腹而扭曲问题产生，在布置弹 性顶销时一定耍均匀：刚性刮料器应前后对应布 置，并尽可能靠近拐点i殳在立边平直部位，高度 一致，否则不能保证其同时触料，一边一点先着 力极易使纵梁弯曲变形或腹而扭面。2 2滇面扭曲产生翼而扭曲的主耍原因是由平fl段间隙 不均所致，備耍提高加工、装配与钳工研磨质 帚，否则极易使立边产生波纹变形。其次，在不 影响収、放件的前提下,适当增加刮件器数量、 刮料面长度。2 2靠体外形扭曲通过实际分析认为足成形过程中无导正州 施，而纵梁腹面，翼边又多拐点，这样在凸模初 始触料和在料流入凹模时，板料产生前后偏移， 压制过程屮产生内应力，结束厉其应力释放使纵 梁外形变形；翼边拐点处因为材料变薄或变厚， 分别产生一组或几组相反的应力，脱模后应力释 放不能中合,产生扭曲变形。相应解决措施:在 料片易产生偏移的拐点区加导正销，仃效控制偏 移；凹模II采用斜面结构，减少进料阻力，使材 料更易流入，同时从产品方面考农在不影响使用 的前提I、，相邻拐点圆角应尽可能一致，如图4、 图5所示。3模具设计耍点31F模座设计力方数据模具技术200G Zj 525图I导正俏设计余量较大、加工效率低等不足；如果采用303、 401号泡塑材料制作实型,发泡前颗粒直径在 0. 60. 9nm对球墨铸铁來说，容易使最终 的铸件产生杂质、沙眼以及农面粗糙现象，严重 影响H强度，在使用过程中容易产生疲劳断裂现 彖。实践证明，采用木模制作实型，材料用2G45 铸造，几仃密度人、颗粒均匀，强度高，容易加 工等优点，也育利/降低成本，如图7所示。力方数据模具技术200G Zj 5#力方数据模具技术200G Zj 5#通过询面对纵梁工艺性研究，为后序模几设 计奠定了基础,通过三维模具结构的优化设计, 达到侦防上述各种缺陷的11的，同时考虑铸件强 度，纵梁卜模朋结构复杂，主耍包括模朋、成形 FI模、刮件器等丁作部件.加强筋厚一般为6X 80mn采用木模制作实型，材料用HT300铸造， 成形凹模采用CrI2MoV材料，如图6所示。3 2顶件器设计顶件懈在模口结构设计中占巫翌地位，它H 接决定着产品的介格与否，承受较人的成形力和 压强，耍求几冇一定的刚性和韧性，采用4戸材 料，板材毛坯轮廓尺寸较人，XI接带來钢件加工图7顶件器3 3上模座设计相对卜模朋，匕模廉设计比较简单，主要 包括模座、成形凸模以及导正销设计等工作部 件，仍然采用木模制作实熨，材料采用HT300W 造，成形凸模采用Crl2MoV材料，通过多次验 证，调整方案，采用此丁艺以及相应的模貝设 计，最终得到了合格产品，如图&图9所示。图8上模座纽件L凸模拼块 2上模座图9制件照片图4结论该纵梁成形工艺性与模貝设汁，经过公司捷 运项H、L项L1等乍型多次验证和实际生产检 验，能够仃效避免纵梁件回弹、扭曲等缺陷，模 力方数据模具技术200G Nq 5#貝使用具冇安全性、方便性、可靠性等特点，既 保证了产品质就、降低了成本，提高了效率，又 保证了公司新乍熨的及时开发，对以后此类件的 模具设计具有重耍的参考价值。参考文献：ID王孝培冲压手册（第 施M 北京:机械工业出版 社,2000.a婪查华.冲压工艺与模具设计m.北京:机械工业出 版社,2002.筋其金.冷冲压技术M.北京：机械匸业出版社, 2001.力方数据模具技术200G Nq 5#力方数据模具技术200G Nq 5# A（上接第17页）力方数据模具技术200G Nq 5273 2设计要点为承受两处斜楔相互垂TI力的作用，整个框 形挡块28设计成矩形框结构,以便保持较好的 强度及刚性.为可靠夹紧管料，保证扩I的顺利 完成。夹紧滑块（ffj夹紧氏度耍足够K,保证10 倍的管径长。为调整管料的夹紧力，通过增减夹 紧滑块6与固定块9之间接缝处的调整垫片8便 可实现。左凹模块10与右凹模块11既是管料的夹紧 件，介紧厉又是扩1成形的凹模，因此其与扩I I 及夹紧斜楔以及快换扩丨1凸模23材料均选用 Crl2MoV制造，并热处理IIRC5小6。为保证衷 而成形质届，所仃与零件接触的夹角处均倒圜 角，衷面粗糙度至少达到ol单m从而不会将零 件外表面划伤。由于磨损及加工中的正常磨损等原因,一些 易损件需进行更换,为此,设计中充分考虑了模 几的制造工艺性及易损件更换、维护的方便性， 设置了多处易换的衬板和调整垫。该套模具在后续成形加工中能够借用,扩【1 滑块22、快换扩I I凸模2吐间设计成快换结构， 从而在成形加工中只需将快换扩口凸模23更换 为图5所示的快换成形凸模便町完成后续的成形I、成形II工序加匚，后续加工过程与扩II模的 工作原理柑同。图5快换成形，慎结构简图4结论模貝设汁制造完成后，经试模顺利生产出了 满足图纸耍求的零件，经整乍试验，满足产品耍 求。II前，模貝使用加丁近三年，生产的零件质 最稳定，模具工作良好。由在模H设计时，根据零件成形的耍求， 充分考虑了各匸序的成形特性，针对性设计ri4 有快换式凸模结构的模具,便用时只需更换相应 的凸模，便可完成其它工序的加工。在零件加工 时，可将一批零件加工好一个工序后,然后更换 凸模进行下一工序加工，做到一模多用,生产效 率得到捉高、劳动成本进-步降低，能满足零件 批最生产的需求。参考文献:m冲模设计手册编写组.冲模设计手册m.北京：机械 工业出版社，1988.Q万战胜.冲压工艺及模具设计M.北京:中国铁道出 版社,1995.力方数据模具技术200G Nq 5#力方数据车身纵梁成形工艺与模具设计作者：张期扬 :HANG Hin-yang作者*1位=北汽福田汽乍股份仃限公虬潍坊模具工厂，山东.涯坊,261206刊名：模JI技术冏词英文刊名DIE AND MOULD TECHNOLOGY年.卷(期)：2006."被引用次数：0次1. 十空冲丿k F册20002. "华冲丿I、I.艺与楔具设计20023翁其金冷冲爪技术20011期刊论文李宏达Li Hongda客车底盘纵梁成形丁艺及通用成形模设计-模儿业2000, (9)忍述厂务乍备列农福缄梁成彤艺的踊定卅卄通汕斫究分析儿种炯咚的相同“和不同也从仆做和悄:等待点.ret能保讦产乂能节釣松资的T艺方£ ttWil制迨 话介系刊产乩快蘆开发的通用*彤模打重介侧门a形模的凹模w如八根價如 托料板的设计过丹.木文51 接：http:/d g wanfangdata com cn Pen.odicaLl_mjjs200605008 aspx授权便用：北京航空航夭大学北海学院(bhbhxy) 授权氏691ell71-9f78Tf J-af 18-9eldO165fLfd下我时间：2010年12月15日