汽車制動(dòng)器底板拉延的工藝優(yōu)化分析

摘要：

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車逐漸成為了人們出行的最主要的交通工具之一。在汽車制動(dòng)器總成中制動(dòng)器底板是非常關(guān)鍵的部件之一，汽車制動(dòng)器中的制動(dòng)泵、制動(dòng)蹄片等零部件都固定并裝配于制動(dòng)器底板之上，制動(dòng)器底板質(zhì)量的優(yōu)良，會(huì)使汽車的可靠性與安全性受到最直接的影響?；诖耍瑸楸ＷC汽車制動(dòng)器底板拉延的質(zhì)量，保證汽車整體的可靠性與安全性，以一汽-大眾Golf A7汽車的制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架拉延沖壓工藝為研究對(duì)象，首先對(duì)制動(dòng)器底板拉延沖壓工藝進(jìn)行分析，然后分析沖壓過程中容易形成的缺陷，最后就汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架拉延工藝優(yōu)化措施進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：

汽車；制動(dòng)器底板；拉延工藝；工藝缺陷；優(yōu)化措施

中圖分類號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672—3198（2015）21021603

1汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架沖壓工藝分析

在汽車整車制動(dòng)中制動(dòng)器底板是其核心，是汽車制動(dòng)器中制動(dòng)鼓裝配與固定制動(dòng)蹄片總成的支撐零件，同時(shí)也是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或者是阻礙車輛運(yùn)動(dòng)的力的重要零件之一，能夠直接影響行駛中的汽車停車或者是減速，并能使已經(jīng)停止行駛的汽車保持不動(dòng)，對(duì)下坡行駛的汽車進(jìn)行勻速控制等。如圖1汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架的形狀及尺寸要求所示，該零件材料為S500MC，料厚為2.75mm，屬于中厚板形狀較復(fù)雜的零件，其工藝流程為：開卷—校平—送進(jìn)—落料—拉延—修邊沖孔—翻邊整形—修邊側(cè)沖孔切開—沖孔側(cè)切邊翻邊，工序較多，生產(chǎn)批量大在沖壓生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)缺陷。

2汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架的成形缺陷

汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架在沖壓成形過程中，因?yàn)榘辶铣尚吻闆r比較復(fù)雜，需要在其直邊上進(jìn)行拉延與彎曲，以及修邊沖孔，它的成形工藝設(shè)計(jì)與控制變形比較困難，因而在其成形過程中可能會(huì)出現(xiàn)拉裂、起皺以及回彈等多種缺陷。

2.1拉裂

導(dǎo)致板料出現(xiàn)拉裂的主要原因就是因?yàn)榫植坷瓚?yīng)力變化過大，在板料沖壓成形過程中拉伸失穩(wěn)的主要表現(xiàn)。其中板料承載能力最薄弱的位置會(huì)首先發(fā)生變形，隨后形成頸縮，最后會(huì)使板料發(fā)生破裂問題。汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架的破裂也就主要體現(xiàn)為側(cè)壁破裂，其中可能導(dǎo)致出現(xiàn)的破裂現(xiàn)象有伸長(zhǎng)翻邊的側(cè)壁及壁裂等。

2.1.1伸長(zhǎng)翻邊的側(cè)壁破裂

汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架板料在進(jìn)行伸長(zhǎng)翻邊時(shí)，板料在通過模具圓角處會(huì)發(fā)生彎曲、反彎曲變形，且板料需要變形的區(qū)域會(huì)受到雙向拉應(yīng)力的作用，從而增加了側(cè)壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力，一旦超出板料所具備的最大強(qiáng)度極限，就會(huì)導(dǎo)致板料出現(xiàn)破裂。

2.1.2壁裂

汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架板料在經(jīng)過模具圓角時(shí)，會(huì)同時(shí)受到兩個(gè)方向的彎曲變形與反彎曲變形，從而導(dǎo)致板料的厚度變薄，并使其承載能力嚴(yán)重下降；此外，因?yàn)榘迤矫鎯?nèi)的彎曲變形，板料彎曲處上部分的材料會(huì)受到壓縮而使其厚度增加，還可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，從而導(dǎo)致較大的材料流動(dòng)阻力形成。經(jīng)過兩方面的共同作用，從而導(dǎo)致汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架板料出現(xiàn)壁裂現(xiàn)象。

2.2起皺

在汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架沖壓成形過程中，起皺現(xiàn)象也是經(jīng)常出現(xiàn)，主要是因?yàn)榫植繎?yīng)力過大，導(dǎo)致薄板厚度方向出現(xiàn)失穩(wěn)，最終引起板料起皺。其中在沖壓成形過程中，板料受壓失穩(wěn)最主要的表現(xiàn)形式就是起皺。汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架沖壓成形時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象有凸模底部起皺及側(cè)壁起皺等。

2.2.1凸模底部起皺

多數(shù)情況下造成汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架的凸模底部出現(xiàn)起皺現(xiàn)象的原因，都是因?yàn)椴痪鶆虻那袘?yīng)力與拉應(yīng)力而導(dǎo)致的，此外在壓應(yīng)力作用下也有可能會(huì)出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。

2.2.2側(cè)壁起皺

當(dāng)變形一開始板料就是在凹模與凸模間隙里流動(dòng)，且側(cè)壁是直壁時(shí)，由于受到極大程度的面外壓力的作用，這部分的板料不會(huì)且較難出現(xiàn)起皺，因而絕大多數(shù)情況下，側(cè)壁的起皺都出現(xiàn)在懸空側(cè)壁上。但是懸空側(cè)壁的起皺，一部分是因?yàn)閼?yīng)壓力導(dǎo)致的，而更多時(shí)候卻是因?yàn)閿嗝娴募眲∽兓蛘呤橇慵纳疃鹊纫蛩囟鴮?dǎo)致的切應(yīng)力起皺，還有的就是不均勻的拉應(yīng)力而導(dǎo)致的起皺。

2.3回彈

當(dāng)板料在進(jìn)行拉深彎曲變形時(shí)，板料會(huì)同時(shí)發(fā)生彈性變形與塑性變形。當(dāng)卸載了成形荷載之后，板料就已經(jīng)完成了塑性變形，并開始釋放彈性變形，從而使板料出現(xiàn)回彈現(xiàn)象?；貜棽坏珪?huì)影響到零件的最終形狀，而且零件回彈量的大小會(huì)直接控制零件的幾何精度。所以，在汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架實(shí)際工藝中，回彈是必須要克服的成形缺陷。引起汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架零件回彈的主要原因就是板料在加工過程中產(chǎn)生的彈性變形，雖然在沖壓加工過程中彈性變形并不會(huì)體現(xiàn)出來，但是一旦完全卸載負(fù)荷之后，彈性變形就會(huì)慢慢的釋放出來，從而使零件出現(xiàn)回彈。

3汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架拉延工藝優(yōu)化措施

3.1汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架沖壓操作工藝優(yōu)化

3.1.1零件連續(xù)落料操作步驟

在這一沖壓操作過程中，主要包含的工序內(nèi)容有開卷、較平、送進(jìn)以及落料，采用500T壓力機(jī)進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，并安排了4名操作者。其具體的操作步驟如下：

（1）在進(jìn)行每批次生產(chǎn)之前，操作者都以《生產(chǎn)車間起始點(diǎn)檢卡》對(duì)原料、設(shè)備等進(jìn)行點(diǎn)檢，并認(rèn)真填寫點(diǎn)檢卡；

（2）由操作者1與操作者2對(duì)原料進(jìn)行開卷，并對(duì)卷料的寬度及厚度進(jìn)行檢驗(yàn)，然后對(duì)《投入產(chǎn)出記錄表（臺(tái)賬）》進(jìn)行認(rèn)真的填寫；

（3）由操作者1和2共同進(jìn)行原材料的較平與送進(jìn)操作，并由操作者1對(duì)沖壓線進(jìn)行操縱，操作者2、3、4共同完成沖壓件的下料接件與裝箱，操作示意圖如圖2所示；

（4）由操作者對(duì)首件進(jìn)行自檢，檢查合格后由操作者對(duì)《首末件認(rèn)可卡》、《零件標(biāo)識(shí)卡》進(jìn)行填寫，其中標(biāo)識(shí)卡上的生產(chǎn)數(shù)量待生產(chǎn)完畢或者裝滿箱之后再填寫，然后再在《產(chǎn)品質(zhì)量點(diǎn)檢卡》上將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄做好，方可進(jìn)行正式的生產(chǎn)；

（5）在零件生產(chǎn)過程中，要對(duì)零件進(jìn)行100%的目視外觀檢查，每完成300件就要對(duì)比樣件外形尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，并記錄在《產(chǎn)品質(zhì)量點(diǎn)檢卡》上，完成所有生產(chǎn)后對(duì)末件進(jìn)行自檢，檢查合格后由操作者對(duì)《首末件認(rèn)可卡》進(jìn)行填寫，檢查員進(jìn)行復(fù)檢并簽字認(rèn)可；

（6）嚴(yán)格以《包裝作業(yè)指導(dǎo)書》為依據(jù)將合格零件整齊的放置在工位器具中，將工位器具裝滿后，將《零件標(biāo)識(shí)卡》上未填寫部分認(rèn)真填寫完成。

3.1.2聯(lián)合安裝操作步驟

在這一沖壓操作過程中，主要包含的工序內(nèi)容有拉延、修邊沖孔、翻邊整形、修邊側(cè)沖孔切開以及沖孔側(cè)切邊翻邊，采用1000T壓力機(jī)進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，并安排了5名操作者。其具體的操作步驟如下：

（1）在進(jìn)行每批次生產(chǎn)之前，操作者都以《生產(chǎn)車間起始點(diǎn)檢卡》對(duì)原料、設(shè)備等進(jìn)行點(diǎn)檢，并認(rèn)真填寫點(diǎn)檢卡；

（2）由操作者1對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行操縱，操作者2負(fù)責(zé)將毛坯件放入到?jīng)_壓模具中，操作者5負(fù)責(zé)將最后一序壓完的零件取出放置在工位器具中，其他操作者共同負(fù)責(zé)將上序零件取出放入到下序中，在將所有的零件都在模具中定位放置好之后，由操作者1雙手按動(dòng)按鈕完成一次沖壓，操作示意圖如圖3所示；

（3）由操作者對(duì)首件進(jìn)行自檢，檢查合格后由操作者對(duì)《首末件認(rèn)可卡》、《零件標(biāo)識(shí)卡》進(jìn)行填寫，其中標(biāo)識(shí)卡上的生產(chǎn)數(shù)量待生產(chǎn)完畢或者裝滿箱之后再填寫，然后再在《產(chǎn)品質(zhì)量點(diǎn)檢卡》上將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄做好，方可進(jìn)行正式的生產(chǎn)；

（4）在零件生產(chǎn)過程中，操縱者要對(duì)零件進(jìn)行100%的目視外觀檢查，每完成300件檢查員就要對(duì)此件在檢具上進(jìn)行檢驗(yàn)，并記錄在《產(chǎn)品質(zhì)量點(diǎn)檢卡》上，完成所有生產(chǎn)后對(duì)末件操縱者進(jìn)行自檢，合格后由操作者對(duì)《首末件認(rèn)可卡》進(jìn)行填寫，檢查員復(fù)檢合格后簽字認(rèn)可；

（5）嚴(yán)格以《包裝作業(yè)指導(dǎo)書》為依據(jù)將合格零件整齊的放置在工位器具中，將工位器具裝滿后，將《零件標(biāo)識(shí)卡》上未填寫部分認(rèn)真填寫完成。

3.1.3沖壓操作注意事項(xiàng)

（1）相關(guān)操作者在進(jìn)行每批次生產(chǎn)前后都必須要對(duì)模具進(jìn)行認(rèn)真的擦拭，確保將油污等雜物完全去除；

（2）保證模具的廢料排除具有一定的通暢性；

（3）操作者要對(duì)工序板料進(jìn)行100%的外觀目視檢查，主要檢查是否出現(xiàn)毛刺、壓痕與壓料等現(xiàn)象，以及拐角處是否出現(xiàn)缺邊等缺陷；

（4）若在操作過程中發(fā)現(xiàn)問題，一定要立刻停止生產(chǎn)，然后立即找相關(guān)人員采取正確的措施解決，其中外協(xié)件與材料的問題要找技術(shù)質(zhì)量部解決，設(shè)備工裝的問題要找維修人員解決。然后隔離出上次與本次檢查之間生產(chǎn)的沖壓件，等待相關(guān)工程師進(jìn)行評(píng)審；

（5）每次進(jìn)行模具更換都要將末件與模具存放在一起，從而為下次生產(chǎn)對(duì)比及維修檢查提供便利。

3.2汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架沖壓件方面的工藝優(yōu)化

在進(jìn)行一汽-大眾Golf A7汽車的制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架拉延沖壓生產(chǎn)過程中，雖然相關(guān)沖壓車間都嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)范與操作步驟對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，但是相關(guān)沖壓工藝也要進(jìn)行優(yōu)化，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.2.1壓邊力選擇要具備合理性

在進(jìn)行沖壓成形時(shí)，造成沖壓件出現(xiàn)破裂、起皺以及回彈等成形缺陷的原因是多方面的，其中最主要的影響因素就是壓邊力。若在沖壓成形過程中的壓邊力太小，就一定會(huì)導(dǎo)致板料在壓應(yīng)力方向上出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，致使板料出現(xiàn)起皺缺陷；若壓邊力過大，板料的拉應(yīng)力就會(huì)直接增加，在過大的拉應(yīng)力作用下有可能導(dǎo)致板料出現(xiàn)拉應(yīng)力失穩(wěn)現(xiàn)象，致使板料出現(xiàn)破裂缺陷；但是毛坯的塑性變形在較大的壓邊力作用下卻能夠充分得到，從而使成形后的零件的回彈量有效減小。所以，沖壓件在成形過程中，要想沖壓件不會(huì)因?yàn)閴哼吜Φ倪^大或過小而導(dǎo)致出現(xiàn)破裂或者是起皺缺陷，并盡可能的保證成形后的回彈量有效減小，保證零件成形后的尺寸精度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，合理的選擇壓邊力非常有必要。

3.2.2拉延筋布置要具備合理性

汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架在進(jìn)行沖壓成形時(shí)，在其他的模具結(jié)構(gòu)與沖壓條件不變的前提條件下，單單依靠對(duì)設(shè)備的壓邊力進(jìn)行調(diào)整，從而徹底消除破裂、起皺以及回彈等成形缺陷是很難實(shí)現(xiàn)的。所以，基于這種情況，我們就可以將一定數(shù)量的拉延筋增設(shè)在模具上，對(duì)拉延筋的布局與深度進(jìn)行有效改變，從而使沖壓過程中局部金屬的流動(dòng)性得以有效改善，使板料的局部壓邊力得到有效調(diào)整，從而真正消除或者是減少這些成形缺陷。通過這樣的方法，不但可以使沖壓件的成形質(zhì)量得到有效提高，同時(shí)零件成形后尺寸的穩(wěn)定性也能得到有效保證。

3.2.3沖壓速度要具備合理性

汽車制動(dòng)器底板左、右側(cè)內(nèi)支架在進(jìn)行沖壓成形時(shí)，零件成形的性能在很大程度上會(huì)受到?jīng)_壓速度的影響。若沖壓的速度過大，這樣不但會(huì)造成板料得不到充分的壓制，換言之就是塑性變形不夠充分，同時(shí)也會(huì)造成板料內(nèi)局部應(yīng)力的集中速度過快，從而使零件的局部區(qū)域出現(xiàn)破裂缺陷；若沖壓的速度過小，沖壓件的生產(chǎn)效率就會(huì)受到嚴(yán)重影響，這就與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益不相符。所以，一定要對(duì)沖壓速度進(jìn)行合理的選擇，從而保證對(duì)零件成形缺陷的產(chǎn)生進(jìn)行有效控制，并有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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