微車后橋中段上下半體及背蓋的沖壓工藝分析

周登發(fā)

摘 要：三段式?jīng)_壓焊接整體橋殼與鑄造整體式橋殼等相比，其優(yōu)點(diǎn)有：制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率低、質(zhì)量小 （僅為鑄造整體式橋殼的75%左右）、工作可靠、生產(chǎn)率較高和制造成本較低，同時具有足夠的剛度與強(qiáng)度等等優(yōu)勢，本文主要分析微車后橋殼中段上下半體及背蓋的沖壓工藝分析。

關(guān)鍵詞：微車后橋橋殼；制造工藝；沖壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.011

1 后橋殼工序介紹

后橋殼是汽車的重要零件之一，當(dāng)在動載荷條件下時，要求橋殼在具有足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)樗鹬С衅嚭芍氐淖饔?，同時它還是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置的外殼。再同等條件下還應(yīng)該力求減小橋殼的總體質(zhì)量。另外橋殼還應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，便于保證主減速器拆裝、維修、保養(yǎng)、調(diào)整等等優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)今在微車行業(yè)中因三段式?jīng)_壓焊接整體式橋殼制造工藝簡單、制造成本低等優(yōu)勢，使其成為是后橋殼最普遍使用的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)組成如圖1。

橋殼中段主要構(gòu)件：一、后橋上下半殼焊接體，見圖2。二、背蓋，見圖3。

2 后殼蓋工藝技術(shù)分析

后橋上下殼體是一個外形非常復(fù)雜的零件，成型后不需要整形、切割就直接焊接上/下半殼體以目前的制造技術(shù)是不太可能實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)中要得到合格的沖壓殼體，一般要經(jīng)過以下幾道沖壓工藝：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切兩端頭；五、切兩邊；六、沖孔。

第一道工序：落料，經(jīng)過實(shí)踐，把其形狀設(shè)計為帶角帶圓弧的可以避免拉延成形時縱向和橫向嚴(yán)重起鄒。見下圖4。落料工序邊角毛刺必須保持在圖紙要求的公差范圍內(nèi)，否則對后面的工序會有不同程度的影響！

第二道工序：拉延成形，根據(jù)橋殼應(yīng)力分布情況的不同，將橋殼分為三個區(qū)域進(jìn)行分析，如圖5所示

拉延成形工序是上凸模在沖壓機(jī)滑塊的作用下把落料件送入下凹模里的過程。在成形前用定位塊完全限制好它的平面自由度，當(dāng)沖壓機(jī)滑塊下行時，上凸模與落料件接觸，并開始彎曲成形。隨著沖壓機(jī)滑塊的進(jìn)一步下行，上凸模壓著落料件進(jìn)入下凹模中，最后壓緊成形。沖壓機(jī)滑塊上行后，成形后的零件由于鋼材的回彈作用與退料塊留在凹模中，最后推料塊成形的零件頂出凹模，再由人工或機(jī)械手取出。

Ⅰ區(qū)域可以把它近似看成U形零件的彎曲，主變形是區(qū)圓角部分，受壓應(yīng)力是材料的內(nèi)層，受拉應(yīng)力是材料外層。

Ⅱ區(qū)域在零件成形的過程中材料厚度有變小的趨勢。零件底面部分因?yàn)槭艿捷^大壓應(yīng)力作用，所以在零件成形的過程易于產(chǎn)生失穩(wěn)而出現(xiàn)凹陷變形。

Ⅲ區(qū)域圓角部分應(yīng)力、應(yīng)變與彎曲相似，側(cè)壁在徑向受拉應(yīng)力的同時，周向受到壓應(yīng)力的作用，因此側(cè)壁材料厚度有增大的趨勢，在成形過程中零件容易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。

在生產(chǎn)過程中模具的凸凹模間隙值的大小對彎曲件質(zhì)量有直接影響。間隙過大，則回彈也大，零件的尺寸和形狀不易保證；間隙過小，會使零件邊部壁厚減薄，降低模具壽命，且彎曲力大，必須選擇合理的凸凹模間隙，間隙小一些，起皺區(qū)域小，橋殼的質(zhì)量和后續(xù)加工性能得到保證而隨著間隙值的減小，工藝力卻大幅增加，對成行設(shè)備和模具提出了更高的要求，需要更高噸位的設(shè)備和更高質(zhì)量的模具。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該綜合考慮設(shè)備條件，包括成形設(shè)備和后續(xù)切割焊接設(shè)備條件，以及對橋殼零件的精度、質(zhì)量等的要求確定合理的凸凹模間隙值。

在這道工序中必須保證整個零件最高高度值與把零件平鋪在水平面上的平面度符合圖紙要求。

綜上所述，拉延成形工序注意事項(xiàng)是預(yù)防側(cè)面起皺，零件表面發(fā)生拉傷等。同時，如圖6所示開口處的尺寸必修保持在一定的尺寸范圍，才能保證下一道工序打平時得到開口處的尺寸在合格范圍，面1，2，3，4的平面度也要保持在一定的尺寸范圍，以保證后面切邊工序時有足夠的邊料。同時，成形階段零件表面不允許有拉傷，否則也會影響后面的工序！

第三道工序，打平，首先，該工序常出現(xiàn)的問題是定位不穩(wěn)，打平出來的各個零件誤差大，這樣就會引起切兩端和切兩邊時主要尺寸無法保證。在打平過程中一旦調(diào)好模具就得把定位點(diǎn)焊死；其次，因?yàn)樵摿慵谋砻媸沁^度面，很難保證打平模上下模能很好地接觸，常出現(xiàn)有些點(diǎn)打不著的現(xiàn)象，該現(xiàn)象也只能靠現(xiàn)場人工修復(fù)，同時加強(qiáng)整個模具縱橫向的定位；再次，如果拉延成形時殼體開口尺寸太大，在打平過程中因?yàn)椴牧系幕貜椥裕矡o法把零件打平到合格的尺寸！

第四道工序，切兩端頭，第一、該工序必須保證刃口鋒利，切后的零件不能有毛刺，否則會嚴(yán)重影響到下到工序的，如果上模的型腔不合格在切兩端時零件的開口尺寸會變大，這時得對型腔進(jìn)行人工修復(fù)！第二、零件的定位必須保證零件對稱切兩端頭，一般調(diào)好定位后就點(diǎn)焊死！

第五道工序，切兩邊，這道工序常引起的問題是切兩邊后，上下殼體合并時左右互相錯開、上下面互相錯開達(dá)不到圖紙要求，左右錯開一般是由模具的左右定位引起的，一般需要調(diào)好定位后點(diǎn)焊死，上下錯一般是由切邊時模具間隙難于保證或者刃口不鋒利引起切邊時把殼體的開口尺寸拉大，這樣我們只能加大模具的修復(fù)工作！另外為了保證切邊時零件尺寸的穩(wěn)定性，還得增加一個氣夾定位裝置來實(shí)現(xiàn)零件的穩(wěn)定性。

第六道工序，沖孔，該工序容易在沖孔的過程讓零件的開口尺寸增大，引起該問題的主要原因是零件與下模的接觸不穩(wěn)定造成的，出現(xiàn)該問題時需要我們及時修復(fù)下模，保證零件的定位接觸良好。

后蓋沖壓主要工藝如下：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切邊沖孔；五、手工去毛刺。后蓋沖壓工藝常出現(xiàn)的問題如下：

（1）后蓋選用的材料是為一定厚度的的鋼材，剛開始落料為正方形狀，經(jīng)過批量生產(chǎn)我們發(fā)現(xiàn)該零件在拉延成形中會出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象，圖7所示。

經(jīng)過現(xiàn)場工藝技術(shù)分析：發(fā)現(xiàn)該零件在拉延成形過程中側(cè)壁變薄不一致，特別是成形四個角對應(yīng)的壁厚出現(xiàn)嚴(yán)重拉延變薄現(xiàn)象。經(jīng)過不斷的現(xiàn)場實(shí)踐及分析，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)把落料改為圓形即落料為圓板材料時發(fā)現(xiàn)后蓋拉延成形的壁厚得到大大的改善，因此我們決定采用落料為圓板料來拉延成形，此后的批量生產(chǎn)再也沒有出現(xiàn)過后蓋側(cè)壁被拉裂的現(xiàn)象過。

（2）后蓋打平位置如圖8所示，該地方的平邊度要求比較高，一般不能大于0.05mm，在切邊沖孔工序時，廢料切斷刃口要保持鋒利并及時清除廢料，否則在該工序會引起零件報廢，沖出的孔大小要在圖紙要求的公差范圍內(nèi)，并且毛刺要小，否則就得調(diào)整修復(fù)凹凸模。

參考文獻(xiàn)：

[1]于斌.沖壓焊接式驅(qū)動橋殼成形過程數(shù)值仿真研究[D].山東：山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[2]劉為.汽車后驅(qū)動橋殼有限元分析[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[3]徐迎強(qiáng).汽車橋殼機(jī)械式整體成形關(guān)鍵技術(shù)研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[4]郝克巧.微車后橋殼設(shè)計加工中的相關(guān)技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[5]崔曉鵬，劉海峰，金玉剛.中重型商用汽車橋殼發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.長春：長春工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院[D].一汽鑄造有限公司技術(shù)中心[R].2008.