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成形工艺!关于一种免机加工汽车后桥壳片冷冲压工艺

导读:本文是一篇成形工艺论文范文,可作为选题参考。

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程铸

合肥久享机械有限责任公司 安徽省合肥市 230001

摘 要: 一直以来,使用冷冲压工艺进行汽车后桥壳片制作都存在产品成型偏移和回弹以及精度不高的问题,需要进行后续机加工,给桥壳总成加工质量和效率带来了不良影响.基于这种认识,本文提出了一种免机加工的汽车后桥壳片冷冲压工艺,不仅能够解决以往后桥壳片的质量问题,还能够简化产品的加工,从而在确保产品加工质量的同时,提高产品生产效率.

关键词:汽车零部件;后桥壳片;免机加工;冷冲压工艺

1 引言

在轿车和轻重型货车上,钢板料冲压焊接式桥壳得到了广泛的应用.相较于其他材料,该种材料具有利用率高、制造简单和抗冲击性好的特点,可以进行大批量生产,所以制造成本相对较低.但就目前来看,利用已有的汽车后桥壳片冷冲压技术进行该种零部件的生产,容易出现变形和焊接不良等质量问题.因此,相关人员有必要对汽车后桥壳片的冷冲压工艺展开研究,从而提出值得推广和应用的新工艺.

2 现有汽车后桥壳片冷冲压技术存在的问题

就目前来看,国内汽车后桥壳片的加工制造主要采取的工艺技术就是冷、热冲压成形或铸造成形工艺.在该种工艺技术条件下,后桥壳片的加工需要按照“钢板下料→冷、热冲压成形或铸造成形→钻孔→数控割边或金属切削加工→清渣→铣焊道角度→上下片焊接后车油包端面→车两端取长→镗铣内孔”的流程进行.而在整个加工过程中,不仅需要结合数控切割或金属切削加工工艺进行产品的生产,还需要完成多个工序,并涉及到繁杂的技术运用问题.在这种情况下,汽车后桥壳片的加工不仅成本较高,同时也将处在质量差和生产效率低的劣势地位,以至于将给产品的市场竞争力带来不良影响.

3 一种免机加工的汽车后桥壳片的冷冲压工艺

为解决汽车后桥壳片的加工问题,有必要设计一种新的汽车后桥壳片冷冲压工艺.而为了加强对该种工艺技术的研究,则需要对该种工艺的流程、实施要点和优势展开分析.

3.1 工艺流程

从工艺流程上来看,采取新的后桥壳片冷冲压工艺进行零部件加工需要按照“钢板下料→落料→成形→整形、镦角→冲孔”的流程进行.从各工序特点上来看,在钢板下料阶段,需要利用剪板机将大块板材剪成条料.在落料阶段,需要利用冲床或油压机将下料得到的条料使用落料模具压成落料料坯.在壳片成形阶段,需要用油压机和成形模具将落料料坯压成成形料坯[1].在整形、镦角环节,需要用油压机和整形镦角模具将成形料坯经过整形、镦角制成第一料坯.最后,在冲孔时,需要使用冲床和二套冲孔模具分别对第一料坯冲孔,从而形成上壳片和下壳片.

3.2 工艺实施要点

在工艺实施的过程中,还要掌握各工序的加工要点.比如在钢板下料的过程中,就需确保纤维方向与产品长度方向一致.在落料过程中,落料尺寸的确定是工序的技术难点.因为,落料尺寸不仅要满足产品的几何尺寸及形状位置的高精度的要求,同时也要充分考虑成形等后续工序成形不对称、回弹等因素的影响.为解决这一问题,可以采取冲压件CAE 技术对落料尺寸进行分析,并且进行数十次工艺试验以达成参数补偿的目的,从而在成形、整形等后序质量稳定的情况下确定落料料坯尺寸.在成形阶段,则需要做好油压机和成形模具的选择,并且做好机模工艺参数的调整,以确保落料料坯的冲头的进入面朝上.在此基础上,后序镦角材料才能保持合理流动.此时,做好压力的控制,才能取得稳定的成形效果.而在该工序中,最为关键的技术问题就是成形后产品的尺寸及形状位置精度的控制问题.为避免产品成形过程中发生较大的纵向和横向的偏移,还要在成形模具上设计防止成形偏移的装置,具体包含定位板、导向杆机构和托料装置.而采取该种加工措施,能够较好的控制产品成形偏移量,所以能够提高冷冲压成形后产品的精度和一致性[2].在整形、镦角工序进行的过程中,也需要做好机模工艺参数的调整,并且做好压力的控制,以稳定整形效果.而通过将整形和镦角工序合二为一,则能够通过整形提高产品的几何尺寸和形状位置精度,并且满足产品对焊接焊道的工艺要求.因为,通过在上壳片和下壳片之间设置料坯镦角,就能够形成较深的焊道,从而为壳片的焊接提供便利,继而使壳片的焊接质量得到提高.最后,在冲孔的过程中,还要利用小吨位但装模高度适宜的冲床和二套冲孔模具.

3.3 工艺优势

相较于现有的汽车后桥壳片冷冲压技术,采取以上工艺技术,具有明显工艺优势:

a. 利用冷冲压落料、成形、整形钝角等模具,提高了产品的精度和一致性,质量可靠;

b. 免除了数控切割和车、铣、镗等机加工,缩短了工艺路线;

c. 上壳片和下壳片之间通过冷冲压镦角构成的焊道,便于机器人自动化焊接且焊接更加牢固美观,质量更好.

d. 采用两次冷冲压成形工艺(即成形和整形镦角),既使壳片厚度保持基本不变,又使变形中材料得到了冷作硬化,提高了产品的机械性能(如疲劳寿命大幅度提高),使产品减薄减重等优化设计成为可能.

e. 显著提高了生产效率,降低了生产成本.

3.4 工艺应用实例

为清楚、完整进行工艺技术的描述,本文围绕应用实例对工艺的具体实施过程进行了描述.按照钢板下料工序获得条料后,将使用落料模进行条料的压制,从而获得长为600~1750mm、宽为165~255mm 和厚为4.5~10mm 的落料料坯.经过优选,则能够得到长为1360.5mm、宽为170.5mm 和厚为6mm 的落料料坯.

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在冷冲压形成阶段,为对成形后产品的尺寸和形状位置精度进行控制,将在成形模具的X、Y、Z 方向上分别进行定位板、导向杆机构和托料装置的设置,从而防止产品在冷冲压过程中产生位移.经过冷冲压,则能够形成长为540 ~ 1685mm 的成形料坯.如图2 所示,获得成形料坯为对称结构,由设于中间位置处的弧形结构和设于弧形结构两侧的平板结构组成,前一种结构外表面由平面部、第一弧部、第二弧部构成.其中,平面部位于弧形结构顶面,第一弧部位于平面部两侧,第二弧部位于弧形结构和平板结构连接处.而第一弧部一端连接平面部,一端连接第二弧部,第二弧部另一端则与平板结构连接.在成形料坯底部,拥有直线部分,同时该部分拥有使用该工艺技术形成的料坯镦角.在弧形结构内表面,设有端部与平板结构利用第一倒角连接的圆弧部.而第一弧部的半径为150 ~ 160mm, 第二弧部的半径为235 ~ 245mm,圆弧部的半径为115 ~125mm,第一倒角的角度为30°~ 45°.经过优选,得到的成形料坯长度为1300mm,第一弧部的半径为154mm,第二弧部的半径为240mm,圆弧部的半径为118mm,第一倒角的角度为30°.

在整形、镦角环节,将使用如图3 所示的整形镦角模具.该模具的膜腔内有模腔镦角结构,可以将整形和镦角工序整合到一起.获得的第一料坯为对称结构,长度与成形料坯长度相同, 端部的宽度为65 ~ 75mm,料坯相对的边相互平行,而平面部上表面和平板结构底面高度满足150mm.在料坯的弧形结构中,设有朝内部开口的弧形槽,弧形结构宽度为85 ~ 95mm.在料坯上表面边缘,设有角度为10° ~15°的第二倒角.在料坯内壁上边缘,设有角度为5° ~11°的第三倒角.平板结构剖面呈半圆环结构,成形料坯底部有直线部分,该直线部分有经过冷加工形成的料坯镦角,料坯镦角角度为12° ~30°.经过优选,获得的第一料坯长度为1300mm,端部的宽度为70mm,料坯的弧形结构宽度为90mm,料坯上表面边缘的第二倒角为12°,料坯内壁上边缘第三倒角为6°,料坯镦角角度为18°.

采取以上冷冲压工艺及其模具进行后桥壳片的制造,能够有效控制产品的成形偏移和回弹.而利用镦角,还可以完成产品的焊道结构的构建,同时也无需进行数控切割和金属切削加工,所以能够在简化工艺的基础上,确保产品的生产质量.由于无需进行切割加工,因此也能够降低生产能耗,并且不会造成烟尘污染.其次,利用冷冲压落料、成形和整形镦角等模具进行壳片加工,能够使产品的精度和一致性得到提高,所以能够提高产品的加工质量.

材料成形工艺:挤轧拉成形工艺

结论:总之,随着相关技术发展,近年来有关汽车后桥壳片生产工艺的研究也得到了发展.而采取免机加工的冷冲压工艺进行汽车后桥壳片的冲压成型,则能够有效实现对冲压成型工艺中的偏移、回弹、翘曲变形现象的控制,从而在更好的进行产品质量的控制的同时,进一步降低产品的生产成本.因此,相信随着该种工艺技术的不断完善和发展,其将在汽车零部件生产中得到推广和应用.

参考文献:

[1] 汪志国, 郑泉, 王亮. 基于Ansys/Workbench 的冲压驱动桥桥壳工艺分析[J]. 长江大学学报(自科版),2013,22:80-82+6.

[2] 沈晔超,宋守许,王玉琳等. 基于汽车驱动桥壳再制造的堆焊可靠性研究[J]. 中国机械工程,2013,05:676-680.

[3] 丁超峰.10T 级后桥焊接工艺分析[J]. 轻型汽车技术,2015,Z1:57-59.

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