保險(xiǎn)杠工藝性分析及模具設(shè)計(jì)

文/王玉梅·泰安航天特種車有限公司

保險(xiǎn)杠工藝性分析及模具設(shè)計(jì)

文/王玉梅·泰安航天特種車有限公司

隨著汽車工業(yè)和科技的飛速發(fā)展，汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，汽車制件的工藝正在向著快速、簡(jiǎn)潔、省力的方向發(fā)展，這就需要我們不斷地改進(jìn)制件制作的工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)里和生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是既要提高汽車質(zhì)里又要降低汽車制作成本，只有這樣才能滿足現(xiàn)如今市場(chǎng)的需求。而汽車保險(xiǎn)杠作為汽車一個(gè)不可缺少的組成部分也走向了革新的道路。汽車保險(xiǎn)杠的主要作用是吸收和減緩?fù)饨鐩_擊力，從而對(duì)汽車和人身安全進(jìn)行防護(hù)?，F(xiàn)如今大部分的車輛的保險(xiǎn)杠除了要有保護(hù)功能外，還要求外觀造型的美觀，保險(xiǎn)杠與車體要達(dá)到和諧與統(tǒng)一。我公司生產(chǎn)的自卸車屬于非公路用車，該車的作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，多為礦區(qū)，所以要求保險(xiǎn)杠具有更強(qiáng)的防護(hù)性能以及更高的強(qiáng)度和剛度。為了滿足自卸式汽車的保險(xiǎn)杠的要求，同時(shí)提高生產(chǎn)效率降低成本，結(jié)合公司的生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文對(duì)自卸汽車保險(xiǎn)杠的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究分析，得出了一套高效、低成本的保險(xiǎn)杠成形工藝。

制件工藝性分析

該保險(xiǎn)杠主要形狀尺寸如圖1所示。

原有工藝方案

公司原來(lái)采用的工藝方案為：精細(xì)等離子切割下料→簡(jiǎn)易模具成形加強(qiáng)筋→折彎成形兩長(zhǎng)立邊→簡(jiǎn)易模具成形兩短立邊→拼焊搭接邊。該方案完成一個(gè)制件的加工需5序，精細(xì)等離子切割機(jī)位于下料車間，液壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、焊機(jī)位于車身車間，由于工序多，且每序和每序之間存在著輸送，制作出一個(gè)保險(xiǎn)杠大概需要10個(gè)小時(shí)。

改進(jìn)后的工藝方案

圖1 保險(xiǎn)杠零件圖

在產(chǎn)品試制階段采用原先方案后，決定進(jìn)行改進(jìn)：精細(xì)等離子切割下料→模具成形完成壓筋與折彎→拼焊搭接邊。該方案需要3序完成一個(gè)制件的加工，加上工序與工序之間的輸送，制作出一個(gè)保險(xiǎn)杠大概需要2小時(shí)。在人力方面，原方案采用折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行折彎時(shí)需要3人操作，改進(jìn)后的方案，1人即可完成折彎與壓筋。經(jīng)分析，認(rèn)為改進(jìn)后的方案效率高，符合我公司日益增長(zhǎng)的產(chǎn)里需求，所以采用改進(jìn)方案適合我公司現(xiàn)階段的批里生產(chǎn)，該方案已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用并且取得了較好的效果。

模具成形分析

該保險(xiǎn)杠所用材料為0235A鋼板，板厚為2.5±0.19mm，工件的制作需完成折彎壓筋兩個(gè)成形工藝。因?yàn)樵撲摪鍨檐洸牧希苄院晚g性好，有一定的伸長(zhǎng)率，所以在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)應(yīng)留有一定的凸凹模間隙。

工件的尺寸全部為自由公差，按IT12級(jí)選擇尺寸公差；角度按照GB/T 15055-2007沖壓件未注公差尺寸極限偏差m級(jí)，可知：角度為90°±45′；該鋼板的允許最小折彎半徑rmin=0.5t=1.25mm，零件的彎曲半徑r=12.5mm>1.25mm，所以折彎模具成形時(shí)圓角處不會(huì)彎裂。

計(jì)算零件的相對(duì)彎曲半徑r1/t=12.5/2.5=5，彎曲變形后角度回彈較小，彎曲半徑變化也不大，所以在凸模上采取補(bǔ)償且取較小的間隙即可達(dá)到要求。

模具設(shè)計(jì)涉及到的計(jì)算

保險(xiǎn)杠展開(kāi)長(zhǎng)度計(jì)算

保險(xiǎn)杠展開(kāi)尺寸如圖2所示，經(jīng)計(jì)算其長(zhǎng)、寬分別為：3102mm、555mm。圖3所示為保險(xiǎn)杠的下料圖。

力的計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，校正力為2718.4kN，壓筋力為515.84kN，壓筋折彎力為3234.24kN，根據(jù)以上力的計(jì)算選擇設(shè)備HTP27-630四柱液壓機(jī)進(jìn)行壓筋折彎。

折彎間隙、模具尺寸及其他參數(shù)計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，折彎間隙為2.84mm，折彎凹?？诘某叽鐬?17.66mm，折彎凸?？诘某叽鐬?17.66mm，彎曲時(shí)凹模深度為35mm，橡膠高度為141mm，限位塊高度取88mm。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，上模刃口是折彎工藝的凸模，是壓筋工藝的凹模；下模刃口Ⅰ、Ⅱ是折彎工藝的凹模，凸模是壓筋的凸模，該模具采用導(dǎo)向板進(jìn)行導(dǎo)向。

模具結(jié)構(gòu)要點(diǎn)分析

折彎模具部分

為防止回彈，在上模刃口的左右兩側(cè)留2t作為折彎直邊，從2t點(diǎn)到壓筋模處采用斜邊結(jié)構(gòu)，兩側(cè)1mm高度差斜向上，同理在凸模兩側(cè)2t寬度采用直邊，從2t點(diǎn)到壓筋模處采取斜邊結(jié)構(gòu)，即兩側(cè)1mm斜向上，此凸模是壓筋成形的凸模，對(duì)于折彎工藝它的作用是作為頂料板，中間高、兩側(cè)低；上模座兩側(cè)各縮進(jìn)10mm，以防止回彈板料往

圖2 保險(xiǎn)杠展開(kāi)尺寸計(jì)算圖

圖3 保險(xiǎn)杠下料展開(kāi)圖

圖4 模具結(jié)構(gòu)圖

圖5 凸模

結(jié)束語(yǔ)

外側(cè)擴(kuò)。如圖5所示。

間隙在最初設(shè)計(jì)時(shí)按計(jì)算結(jié)果的大值設(shè)計(jì)，在調(diào)試模具時(shí)可通過(guò)在折彎凹模處塞銅皮以達(dá)到調(diào)整折彎模具間隙的目的。

壓筋模具部分

凹模比凸模進(jìn)入的深度深1mm。

本文對(duì)自卸車保險(xiǎn)杠制作的兩種工藝方案進(jìn)行分析，從而得出使用模具成形可以提高保險(xiǎn)杠的生產(chǎn)效率。該模具投入生產(chǎn)以來(lái)，已生產(chǎn)出3000件保險(xiǎn)杠。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)證明，采用模具成形出的保險(xiǎn)杠符合保險(xiǎn)杠的性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求， 保險(xiǎn)杠的整體性能得到明顯改善，同時(shí)能夠滿足批里生產(chǎn)的要求，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。