程鑄

摘 要：一直以來，使用冷沖壓工藝進(jìn)行汽車后橋殼片制作都存在產(chǎn)品成型偏移和回彈以及精度不高的問題，需要進(jìn)行后續(xù)機(jī)加工，給橋殼總成加工質(zhì)量和效率帶來了不良影響。基于這種認(rèn)識(shí)，本文提出了一種免機(jī)加工的汽車后橋殼片冷沖壓工藝，不僅能夠解決以往后橋殼片的質(zhì)量問題，還能夠簡(jiǎn)化產(chǎn)品的加工，從而在確保產(chǎn)品加工質(zhì)

量的同時(shí)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：汽車零部件；后橋殼片；免機(jī)加工；冷沖壓工藝

1 引言

在轎車和輕重型貨車上，鋼板料沖壓焊接式橋殼得到了廣泛的應(yīng)用。相較于其他材料，該種材料具有利用率高、制造簡(jiǎn)單和抗沖擊性好的特點(diǎn)，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)，所以制造成本相對(duì)較低。但就目前來看，利用已有的汽車后橋殼片冷沖壓技術(shù)進(jìn)行該種零部件的生產(chǎn)，容易出現(xiàn)變形和焊接不良等質(zhì)量問題。因此，相關(guān)人員有必要對(duì)汽車后橋殼片的冷沖壓工藝展開研究，從而提出值得推廣和應(yīng)用的新工藝。

2 現(xiàn)有汽車后橋殼片冷沖壓技術(shù)存在的問題

就目前來看，國(guó)內(nèi)汽車后橋殼片的加工制造主要采取的工藝技術(shù)就是冷、熱沖壓成形或鑄造成形工藝。在該種工藝技術(shù)條件下，后橋殼片的加工需要按照“鋼板下料→冷、熱沖壓成形或鑄造成形→鉆孔→數(shù)控割邊或金屬切削加工→清渣→銑焊道角度→上下片焊接后車油包端面→車兩端取長(zhǎng)→鏜銑內(nèi)孔”的流程進(jìn)行。而在整個(gè)加工過程中，不僅需要結(jié)合數(shù)控切割或金屬切削加工工藝進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，還需要完成多個(gè)工序，并涉及到繁雜的技術(shù)運(yùn)用問題。在這種情況下，汽車后橋殼片的加工不僅成本較高，同時(shí)也將處在質(zhì)量差和生產(chǎn)效率低的劣勢(shì)地位，以至于將給產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力帶來不良影響。

3 一種免機(jī)加工的汽車后橋殼片的冷沖壓工藝

為解決汽車后橋殼片的加工問題，有必要設(shè)計(jì)一種新的汽車后橋殼片冷沖壓工藝。而為了加強(qiáng)對(duì)該種工藝技術(shù)的研究，則需要對(duì)該種工藝的流程、實(shí)施要點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)展開分析。

3.1 工藝流程

從工藝流程上來看，采取新的后橋殼片冷沖壓工藝進(jìn)行零部件加工需要按照“鋼板下料→落料→成形→整形、鐓角→沖孔”的流程進(jìn)行。從各工序特點(diǎn)上來看，在鋼板下料階段，需要利用剪板機(jī)將大塊板材剪成條料。在落料階段，需要利用沖床或油壓機(jī)將下料得到的條料使用落料模具壓成落料料坯。在殼片成形階段，需要用油壓機(jī)和成形模具將落料料坯壓成成形料坯 [1]。在整形、鐓角環(huán)節(jié)，需要用油壓機(jī)和整形鐓角模具將成形料坯經(jīng)過整形、鐓角制成第一料坯。最后，在沖孔時(shí)，需要使用沖床和二套沖孔模具分別對(duì)第一料坯沖孔，從而形成上殼片和下殼片。

3.2 工藝實(shí)施要點(diǎn)

在工藝實(shí)施的過程中，還要掌握各工序的加工要點(diǎn)。比如在鋼板下料的過程中，就需確保纖維方向與產(chǎn)品長(zhǎng)度方向一致。在落料過程中，落料尺寸的確定是工序的技術(shù)難點(diǎn)。因?yàn)?，落料尺寸不僅要滿足產(chǎn)品的幾何

尺寸及形狀位置的高精度的要求，同時(shí)也要充分考慮成形等后續(xù)工序成形不對(duì)稱、回彈等因素的影響。為解決這一問題，可以采取沖壓件 CAE技術(shù)對(duì)落料尺寸進(jìn)行分析，并且進(jìn)行數(shù)十次工藝試驗(yàn)以達(dá)成參數(shù)補(bǔ)償?shù)哪康?，從而在成形、整形等后序質(zhì)量穩(wěn)定的情況下確定落料料坯尺寸。在成形階段，則需要做好油壓機(jī)和成形模具的選擇，并且做好機(jī)模工藝參數(shù)的調(diào)整，以確保落料料坯的沖頭的進(jìn)入面朝上。在此基礎(chǔ)上，后序鐓角材料才能保持合理流動(dòng)。此時(shí)，做好壓力的控制，才能取得穩(wěn)定的成形效果。而在該工序中，最為關(guān)鍵的技術(shù)問題就是成形后產(chǎn)品的尺寸及形狀位置精度的控制問題。為避免產(chǎn)品成形過程中發(fā)生較大的縱向和橫向的偏移，還要在成形模具上設(shè)計(jì)防止成形偏移的裝置，具體包含定位板、導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)和托料裝置。而采取該種加工措施，能夠較好的控制產(chǎn)品成形偏移量，所以能夠提高冷沖壓成形后產(chǎn)品的精度和一致性 [2]。在整形、鐓角工序進(jìn)行的過程中，也需要做好機(jī)模工藝參數(shù)的調(diào)整，并且做好壓力的控制，以穩(wěn)定整形效果。而通過將整形和鐓角工序合二為一，則能夠通過整形提高產(chǎn)品的幾何尺寸和形狀位置精度，并且滿足產(chǎn)品對(duì)焊接焊道的工藝要求。因?yàn)?，通過在上殼片和下殼片之間設(shè)置料坯鐓角，就能夠形成較深的焊道，從而為殼片的焊接提供便利，繼而使殼片的焊接質(zhì)量得到提高。最后，在沖孔的過程中，還要利用小噸位但裝模高度適宜的沖床和二套沖孔模具。

3.3 工藝優(yōu)勢(shì)

相較于現(xiàn)有的汽車后橋殼片冷沖壓技術(shù)，采取以上工藝技術(shù)，具有明顯工藝優(yōu)勢(shì)：

a.利用冷沖壓落料、成形、整形鈍角等模具，提高了產(chǎn)品的精度和一致性，質(zhì)量可靠；

b.免除了數(shù)控切割和車、銑、鏜等機(jī)加工，縮短了工藝路線；

c.上殼片和下殼片之間通過冷沖壓鐓角構(gòu)成的焊道，便于機(jī)器人自動(dòng)化焊接且焊接更加牢固美觀，質(zhì)量更好。

d.采用兩次冷沖壓成形工藝（即成形和整形鐓角），既使殼片厚度保持基本不變，又使變形中材料得到了冷作硬化，提高了產(chǎn)品的機(jī)械性能（如疲勞壽命大幅度提高），使產(chǎn)品減薄減重等優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能。

e.顯著提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

3.4 工藝應(yīng)用實(shí)例

為清楚、完整進(jìn)行工藝技術(shù)的描述，本文圍繞應(yīng)用實(shí)例對(duì)工藝的具體實(shí)施過程進(jìn)行了描述。按照鋼板下料工序獲得條料后，將使用落料模進(jìn)行條料的壓制，從而獲得長(zhǎng)為 600～1750mm、寬為 165～255mm和厚為

4.5～10mm的落料料坯。經(jīng)過優(yōu)選，則能夠得到長(zhǎng)為 1360.5mm、寬為 170.5mm和厚為 6mm的落料料坯。

在冷沖壓形成階段，為對(duì)成形后產(chǎn)品的尺寸和形狀位置精度進(jìn)行控制，將在成形模具的 X、Y、Z方向上分別進(jìn)行定位板、導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)和托料裝置的設(shè)置，從而防止產(chǎn)品在冷沖壓過程中產(chǎn)生位移。經(jīng)過冷沖壓，則能夠形成長(zhǎng)為 540～ 1685mm的成形料坯。如圖 2所示，獲得成形料坯為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由設(shè)于中間位置處的弧形結(jié)構(gòu)和設(shè)于弧形結(jié)構(gòu)兩側(cè)的平板結(jié)構(gòu)組成，前一種結(jié)構(gòu)外表面由平面部、第一弧部、第二弧部構(gòu)成。其中，平面部位于弧形結(jié)構(gòu)頂面，第一弧部位于平面部?jī)蓚?cè)，第二弧部位于弧形結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)連接處。而第一弧部一端連接平面部，一端連接第二弧部，第二弧部另一端則與平板結(jié)構(gòu)連接。在成形料坯底部，擁有直線部分，同時(shí)該部分擁有使用該工藝技術(shù)形成的料坯鐓角。在弧形結(jié)構(gòu)內(nèi)表面，設(shè)有端部與平板結(jié)構(gòu)利用第一倒角連接的圓弧部。而第一弧部的半徑為 150～ 160mm，第二弧部的半徑為 235～ 245mm，圓弧部的半徑為 115～ 125mm，第一倒角的角度為 30°～ 45°。經(jīng)過優(yōu)選，得到的成形料坯長(zhǎng)度為 1300mm，第一弧部的半徑為 154mm，第二弧部的半徑為 240mm，圓弧部的半徑為 118mm，第一倒角的角度為 30°。

在整形、鐓角環(huán)節(jié)，將使用如圖 3所示的整形鐓角模具。該模具的膜腔內(nèi)有模腔鐓角結(jié)構(gòu)，可以將整形和鐓角工序整合到一起。獲得的第一料坯為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度與成形料坯長(zhǎng)度相同，端部的寬度為 65～ 75mm，料坯相對(duì)的邊相互平行，而平面部上表面和平板結(jié)構(gòu)底面高度滿足 150mm。在料坯的弧形結(jié)構(gòu)中，設(shè)有朝內(nèi)部開口的弧形槽，弧形結(jié)構(gòu)寬度為 85～ 95mm。在料坯上表面邊緣，設(shè)有角度為 10° ～15°的第二倒角。在料坯內(nèi)壁上邊緣，設(shè)有角度為 5° ～11 °的第三倒角。平板結(jié)構(gòu)剖面呈半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，成形料坯底部有直線部分，該直線部分有經(jīng)過冷加工形成的料坯鐓角，料坯鐓角角度為 12° ～30°。經(jīng)過優(yōu)選，獲得的第一料坯長(zhǎng)度為 1300mm，端部的寬度為 70mm，料坯的弧形結(jié)構(gòu)寬度為 90mm，料坯上表面邊緣的第二倒角為 12°，料坯內(nèi)壁上邊緣第三倒角為 6°，料坯鐓角角度為 18°。

采取以上冷沖壓工藝及其模具進(jìn)行后橋殼片的制造，能夠有效控制產(chǎn)品的成形偏移和回彈。而利用鐓角，還可以完成產(chǎn)品的焊道結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，同時(shí)也無需進(jìn)行數(shù)控切割和金屬切削加工，所以能夠在簡(jiǎn)化工藝的基礎(chǔ)上，確保產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。由于無需進(jìn)行切割加工，因此也能夠降低生產(chǎn)能耗，并且不會(huì)造成煙塵污染。其次，利用冷沖壓落料、成形和整形鐓角等模具進(jìn)行殼片加工，能夠使產(chǎn)品的精度和一致性得到提高，所以能夠提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

結(jié)論：總之，隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，近年來有關(guān)汽車后橋殼片生產(chǎn)工藝的研究也得到了發(fā)展。而采取免機(jī)加工的冷沖壓工藝進(jìn)行汽車后橋殼片的沖壓成型，則能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓成型工藝中的偏移、回彈、翹曲變形現(xiàn)象的控制，從而在更好的進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的控制的同時(shí)，進(jìn)一步降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，相信隨著該種工藝技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其將在汽車零部件生產(chǎn)中得到推廣和應(yīng)用。

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