現(xiàn)代轎車制作除了要求削減燃油耗費(fèi)和尾氣排 放之外,更要求具有可靠的安全性。防撞梁是裝在汽 車車門內(nèi)部的制件,用以增強(qiáng)轎車車身側(cè)面防碰擊的 才能,當(dāng)轎車側(cè)面遭到強(qiáng)力沖擊時(shí),防撞梁通過變形, 來吸收碰擊發(fā)作的巨大能量,然后削減乘員或許遭到 的傷害。因此,現(xiàn)在轎車職業(yè)強(qiáng)制規(guī)定,轎車上必須 裝置車門防撞梁。
前期的日系轎車,大都選用管式防撞梁,歐系汽 車則偏重于單槽或雙槽結(jié)構(gòu)的板式防撞梁,板式梁 的防碰擊才能更高些,但成形要復(fù)雜得多?,F(xiàn)在的 防撞梁多釆用更深的雙槽結(jié)構(gòu),資料選用超高強(qiáng)度 板制作,其強(qiáng)度更高,減輕起伏更大,既提高了轎車 安全性,也下降了轎車油耗和廢氣排放,能夠說高強(qiáng) 度板是制作防撞梁的理想資料,往后應(yīng)用量將會(huì)大 起伏提尚。
普通高強(qiáng)度板的屈服強(qiáng)度都在250MPa以上,達(dá) 到550MPa以上即為超高強(qiáng)度板,有的商標(biāo)其抗拉強(qiáng) 度可到達(dá)1,000?1,400MPa,最高可到達(dá)l,800MPa,這 么硬的資料,其塑性指標(biāo)很低,一般要選用熱成形方 法加工才能成形,假如選用冷壓成形,則需求進(jìn)行工 藝辦法的試驗(yàn)研究。本文針對(duì)防撞梁的特別形狀,對(duì) 其冷沖壓成形進(jìn)行了一些探索,希望對(duì)高強(qiáng)板雙槽防 撞梁,能夠找到一種新的冷沖壓成形辦法,用以代替 本錢昂貴的熱成形。
2 雙槽防撞梁結(jié)構(gòu)剖析
圖1為某型雙槽防撞梁的簡(jiǎn)圖,圖2為其斷面形 狀,該制件有如下特色:
汽車模具規(guī)劃之雙槽防撞梁成形工藝研討
(1) 制件呈長(zhǎng)條型,總長(zhǎng)650mm,寬105mm,槽高 32mm,比前期防撞梁高10mm以上。
(2) 制件斷面為深雙槽結(jié)構(gòu),槽寬25mm,槽高寬 比約為1.3,兩槽中心距為60mm,槽距太小,成形時(shí)不 利資料活動(dòng),制件右端雙槽高度逐步過渡到“0”,成閉 口形狀,左端雙槽開口不關(guān)閉。成形時(shí)幵口端每邊進(jìn) 料60mm以上,閉口端進(jìn)料簡(jiǎn)直為零。
(3) 制件資料為CR340LA低合金髙強(qiáng)板,料厚 1.2mm,其塑性較差,延伸率缺乏16%。
(4) 制件歸于雙高制件,成形困難,一次成形中 間缺料嚴(yán)重,兩邊資料向內(nèi)活動(dòng)要通過4個(gè)圓角,流 料阻力很大,一次拉伸相當(dāng)于成形波紋板,雙槽均缺 料嚴(yán)重。
(5)成形時(shí)因?yàn)檫M(jìn)料的不均勻性,會(huì)嚴(yán)重影響成 形質(zhì)ffl,制件中部雙槽缺料會(huì)破裂,右端關(guān)閉端頭,進(jìn) 料時(shí)在中部的帶動(dòng)下,進(jìn)料過多,或許起皺,乃至疊 料?;貜棔?huì)很大,修正一定困難。CAE剖析成果,本 件必須采取兩次成形。
該防撞梁細(xì)長(zhǎng),考慮主動(dòng)出件的要求,研究確定用 4道工序模具成形,各工序均選用左、右件雙槽結(jié)構(gòu),各 工序作業(yè)內(nèi)容如表1所示,工藝流程圖如圖3所示。
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(1)第1次拉伸工藝內(nèi)容。
該防撞梁的雙槽形狀,假如一次成形,相當(dāng)于成 形波紋板。貨車貨箱波紋板,資料為塑性很好的鋼 板,槽形呈梯形,側(cè)壁歪斜,筋槽相對(duì)高度較低,假如 一次成形3槽,制件都會(huì)破裂。防撞梁兩邊資料向內(nèi) 活動(dòng)間隔太大,每側(cè)都要經(jīng)過4個(gè)角落,這關(guān)于塑性 很差的高強(qiáng)板來說十分困難,工藝規(guī)劃經(jīng)剖析確認(rèn), 需求把雙槽分兩次成形才能夠,第1次拉伸的工序件 斷面如圖4所示,工藝規(guī)劃要把雙槽的外側(cè)立邊展平,拉成帶凸緣的單槽形,此刻拉伸每邊資料流入只 經(jīng)過2個(gè)角落,資料補(bǔ)充不會(huì)很困難,也不會(huì)發(fā)作破 裂現(xiàn)象。
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(2)第1次拉伸模結(jié)構(gòu)。
初次拉伸模結(jié)構(gòu)如圖5所示,這是常常選用的倒 裝結(jié)構(gòu),左、右件凸模鑲塊固定鄙人模座的高臺(tái)上,凸 模外面套裝有壓邊圈,壓邊圈上鑲有高硬度鑲塊,壓 邊圈升降動(dòng)力源為12個(gè)串聯(lián)氮?dú)饪嚮?氮?dú)飧讐毫闲?果優(yōu)于其他彈性元件,十分有利于拉伸成形。
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(3) 定位與取件。
料片定位本模選用6點(diǎn)定位辦法,如圖6所示下 模平面圖,制件長(zhǎng)度方向和前方共用5個(gè)固定式定位 板,模具后方使用氣缸定位。機(jī)械手將毛料投入后自 動(dòng)定位,拉伸成形后,后方氣缸縮下,前方拋擲氣缸把 制件打出,然后實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)取件。
(4) 半圓翻孔。
前后凸模鑲塊在毛料邊際處,各制出一個(gè)半圓形 缺口,合模時(shí)上模凸形鑲塊,將毛料邊際壓出一個(gè)半 圓形翻邊孔,該翻孔是作為后道工序模具制件定位使 用的,這種辦法對(duì)和諧各工序定位精度頗有好處。
(5) 需重點(diǎn)處理的問題。
模具要重點(diǎn)處理端頭的起皺和疊料問題,起皺是因?yàn)橘Y料流人速度不均勻構(gòu)成的,制件開口端,資料 流人速度均勻,不會(huì)起皺,制件封口端資料流人速度 不同太大,端頭平板處不缺料,但雙槽處補(bǔ)料過多,材 料流人時(shí)把端頭資料帶人會(huì)構(gòu)成多料,所以或許會(huì)出 現(xiàn)剪應(yīng)力起皺現(xiàn)象。處理辦法必須在該端頭設(shè)置拉 伸筋進(jìn)行調(diào)整,拉伸筋會(huì)添加其徑向拉應(yīng)力,使端頭 進(jìn)料削減,然后消除起皺和翕料現(xiàn)象。
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(1)第2次拉伸工藝內(nèi)容。
圖7為第2次拉伸的工序件斷面圖,本工序要把 第1次拉伸展平的雙槽外側(cè)立邊,即圖中赤色部分 (A處)成形到位,赤色立邊里面的槽型是第1次拉伸 的形狀。從圖7中能夠清楚看到,制件兩邊在第1次 拉伸和第2次拉伸別離成形了 2個(gè)圓角,這樣做資料 的活動(dòng)間隔能夠大大縮小,然后徹底處理了拉破的 疑難問題。
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第2次拉伸成形要用初次拉伸工序件形狀和前后 半圓形缺口定位,然后將第1次拉伸兩邊凸緣向下翻 出雙槽悉數(shù)形狀,成形時(shí)每側(cè)資料移動(dòng)間隔約32mm 左右,成形不會(huì)有困難。
該工序成形后回彈或許較大,模具要通過外壓料 板壓料來處理回彈和固型問題,成形后退件還要克服 脫料不同步,構(gòu)成的制件變形缺陷。
(1) 第2次拉伸模結(jié)構(gòu)。
圖8為第2次拉伸模具斷面圖,圖9為第2次拉伸 模具下模平面圖,模具同樣為左、右件共模,下模結(jié)構(gòu) 主要有下模座1、拉伸凹模2和下壓料芯3;上模結(jié)構(gòu) 主要有上模座4、拉伸凸模5、上壓料板6、壓料板鑲塊 7和氮?dú)飧?等部件。
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鄙人模座1的左、右件中心線上,裝置有下壓料芯 3,壓料芯兩邊為凹模2,下分模線選在制件雙槽的頂 部,下芯頂起32mm時(shí),能夠用一次拉伸件形狀定位。 下壓料芯下方布有氮?dú)飧?。
在上模座4的左、右件中心線上,裝置有拉伸凸模 5,它與下壓料芯3相對(duì),其兩邊為上芯鑣塊7和上芯 6。模具閉合時(shí),上模件5、件7構(gòu)成的作業(yè)面與下模 件2、件3構(gòu)成的型面,保持著料厚聯(lián)系。
上模分模線選在拉伸筋之外,該處是二次拉伸結(jié) 束后,資料縮短方位之外,這種結(jié)構(gòu)使凸模尺度加大,上壓料芯尺度縮小,甚成果是既能夠?qū)Y料實(shí)施壓 邊,添加徑向拉應(yīng)力,減小回彈,也能夠避免開模時(shí)上 壓料芯沒有同步抬起構(gòu)成制件變形的故障。
該工序模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、新穎,有許多特別關(guān)鍵,是 本文要重點(diǎn)引薦的一種高張力板材的成形模。
(1) 關(guān)于“延時(shí)脫料組織”。
值得一提的是,外國(guó)人在這種情況下,需求收購(gòu) “延時(shí)脫料組織”來處理退件時(shí)的制件變形問題,“延 時(shí)脫料組織”很貴,詢價(jià)為10萬元以上,這個(gè)價(jià)格超 過了整副模具費(fèi)用的一半。本公司規(guī)劃結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn) 單,只把上模上的凸模和上芯鑲塊的分模線向外移 動(dòng)一下,它很有用,不光確保了壓料功用,也避開了 開模不同步構(gòu)成制件變形的險(xiǎn)境。成形質(zhì)量杰出, 亦節(jié)省了模具本錢。應(yīng)該說,在技能上又前進(jìn)了一 大步。
(2) 成形進(jìn)程。
圖8為模具閉合狀況,圖9為下模平面圖,當(dāng)上模 翻開后,下壓料板3被氮?dú)飧?頂起一個(gè)行程,使其高 于凹模2型面35mm,然后放上第1次拉伸工序件并 定位,上模下行,上壓料板6和鑲塊7,在氣缸8的效果 下,會(huì)比凸模5提早接觸制件,與下凹模4壓料,上模 繼續(xù)下行,上凸模把下壓料芯壓下,直至凸模和凹模 及下壓料板徹底閉合,雙槽被徹底壓出。
保壓頃刻后開模,上模抬起,制件被下壓料芯頂 起,然后取出制件。
(3) 關(guān)于上模分模線方位。
圖8為第2次拉伸模具閉合狀況。此刻,拉伸毛 坯縮短后的邊際有兩種狀況:
第一種狀況為:超過上模分模線之外,模具翻開 時(shí),上凸模5開端脫離下模,但上壓料芯6及鑲塊7在 氮?dú)飧?效果下,還沒有脫離下凹模,制件凸緣會(huì)被壓 住,會(huì)使下芯3頂起的制件變形。
第二種狀況為:毛坯邊際現(xiàn)已縮短到分模線之 內(nèi),凸模5抬起時(shí),毛坯邊際現(xiàn)已脫離鑲塊7,制件被 頂起時(shí)不會(huì)變形。
所以,在規(guī)劃時(shí),必須將上分模線改在制件回收 邊際之外,此刻即便外壓料板沒有抬起,也不會(huì)影響 制件抬起,更不會(huì)構(gòu)成制件變形,這是本模具獨(dú)特之 處。也處理了變形的大問題。
分模線移動(dòng)的方位要確保正確無誤,需求用CAE 剖析確定。
(6) 關(guān)于下壓料芯。
下壓料芯有兩個(gè)功用:一是對(duì)上序工序件用形狀 定位;二是將制件形狀牢牢壓住,使其不變形。若它 和下凹模整體制作,制件將無法用第1次拉伸槽形內(nèi) 壁定位.成形時(shí)中心形狀沒支撐,會(huì)發(fā)作變形。所以 下壓料芯應(yīng)單獨(dú)制作。
(1) 修邊內(nèi)容。
修邊工序的沖壓方向要將拉伸件翻轉(zhuǎn)180°,使雙 槽朝上,以添加凸模強(qiáng)度。修邊只修制件兩邊,每側(cè) 發(fā)作2條廢料,廢料由前、后方向滑出,中心留一小段 長(zhǎng)35mm不修,以便裝置托件組織,這樣能夠不設(shè)廢料 刀。制件兩端不修,一是為了裝置定位銷;二是為自 動(dòng)出件創(chuàng)造條件。
(2) 制件定位。
制件兩邊用拉伸雙槽內(nèi)型定位,部分要制空刀以 削減加工量,兩個(gè)端頭不修邊,能夠用半圓翻邊孔定 位,如圖10、圖11、圖12所示。
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(3) 主動(dòng)出件辦法。
修邊后開模時(shí),下模中心的氣缸升起,托桿將差 件托起,因?yàn)橹匦脑诤蠖?,所以制件向后歪斜,如圖h 和圖13所示,圖12、圖13中顯現(xiàn)制件兩種狀況,水; 狀況是頂起之前,歪斜狀況是頂起之后,制件將向后 方滑出模具外。
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(1) 修沖內(nèi)容。
本工序修邊包含前、后兩端以及中心未修一小 段,每件廢料為4塊,還有沖孔2個(gè),該2孔為安裝定位 孔,精度較高。中心廢料由模具前方滑出,兩端廢料 由前、后方別離滑出,這樣,模具前方的滑板為上、下 兩層,上層滑端頭廢料,基層滑中心廢料。后方有一 層廢料滑板和一個(gè)沖孔廢料盒,滑料板為折疊式結(jié) 構(gòu),如圖14所示。
(2) 定位與出件組織。
定位用拉伸型面形狀和后方懸臂式擋料銷,修邊后廢料從擋料銷下方滑出。修邊后制件亦用氣缸托 件組織托起,并向后方掀翻,主動(dòng)出件,托件組織如圖 15所示。
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(3) 修邊凸、凹模。
修邊還有一點(diǎn)需求注意,即前修邊凸模,它的形 狀有4個(gè)立邊,如圖16所示。修邊時(shí)凹模刃口形狀不 能和凸模一致,要改變?nèi)锌谛螤?,具體做法是:在凸模 形狀中心凹陷處,凹模必須先切人,使廢料處于受拉 狀況,不然異形廢料切斷和排出都十分困難,還或許 有碎屑和回帶料現(xiàn)象,凸、凹模磨損較大,模具壽數(shù)也 會(huì)遭到影響。
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高強(qiáng)板防撞梁冷沖壓成形是模具職業(yè)十分重 視的課題。本文提出的技能方案,經(jīng)試模驗(yàn)證良 好,現(xiàn)已交給客戶使用,歸納起來有如下幾點(diǎn),可供 參考學(xué)習(xí)。
(1) 雙槽防撞梁分2次拉伸成形,每次一側(cè)只成形 2個(gè)角落,用以下降制件變形程度,確保成形質(zhì)量,避 免發(fā)作開裂等反常。
(2) 拉伸模采取雙芯結(jié)構(gòu)鮮見,下壓料活芯,對(duì)增 加定位可靠性,控制拉伸成形量,避免變薄超差和保 證制件質(zhì)量有極大幫助。
(3) 上壓料芯巧妙規(guī)劃分模線方位,克服了開模 時(shí)因?yàn)閴毫习宀煌教穑瑯?gòu)成制件變形的壞處。