淺談一種梁類鈑金件回彈校正裝置的開發(fā)技術(shù)

林虎 劉芳梅 黎志梅 李福貴 潘敏

【摘 要】通常，汽車軟工裝“U”形梁類沖壓件在制造中存在翻邊、側(cè)壁、底面回彈等缺陷，導(dǎo)致各型面搭接存在不同程度的離空，其中側(cè)壁弧形回彈引起的離空最大，不利于翻遍搭接。文章設(shè)計了一種“U”形梁類鈑金件回彈校正裝置，旨在降低軟工裝制造階段“U”形梁類側(cè)壁回彈校正的難度，同時降低操作人員的工作強度，縮短校正修模周期，提高手工校正精度，保證零件的精度要求。文章介紹了梁類鈑金件回彈校正裝置的組成結(jié)構(gòu)、工作原理和使用過程，分析了該裝置在開發(fā)過程中需解決的技術(shù)問題和采取的方案，總結(jié)了該裝置的應(yīng)用帶來的有益效果。

【關(guān)鍵詞】回彈；校正；旋轉(zhuǎn)；支撐；導(dǎo)向

【中圖分類號】U472 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）07-0050-02

1 概述

汽車開發(fā)樣車軟工裝鈑金件制造階段，因項目開發(fā)周期限制，同時為節(jié)約開發(fā)成本，“U”形梁類鈑金件一般會采用普通拉延模具結(jié)構(gòu)或帶底面預(yù)緊結(jié)構(gòu)的成型模具結(jié)構(gòu)單序成型，也不再另外開整形模具進(jìn)一步整形，從而造成部分零件底面、翻邊面、側(cè)壁等部位均存在一定程度的回彈，尤其是型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜和底面起伏較大時，零件回彈現(xiàn)象更為嚴(yán)重。此類回彈可通過采用手工鈑金進(jìn)行校正，但因汽車“U”形梁類零件材料強度高、型面結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，極易導(dǎo)致手工校正難度大，工作強度高，精度差，效率低，制造成本高。為解決以上普遍存在的問題，我們設(shè)計制造了一種可以修整“U”形梁類鈑金件回彈和提高其制造精度的校正裝置。本文簡要論述了一種梁類鈑金件回彈校正裝置的開發(fā)技術(shù)。

2 汽車梁類鈑金件回彈校正裝置的原理和應(yīng)用

本文設(shè)計的汽車梁類鈑金件回彈校正裝置如圖1所示，其構(gòu)成形式包括壓頭、底板、工件、墊塊、橫桿、滑塊、滑塊支座、滑動桿、弧形槽孔、橫桿支架、滑向?qū)l、滑槽、支撐塊、墊片、“T”形槽、壓板底座、螺栓、螺母、千斤頂、標(biāo)尺。

回彈校正裝置由底板、橫桿、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、支撐組件、墊塊及螺栓組件等組成。支撐組件可拆卸固定在底板上，工件側(cè)向架在可調(diào)節(jié)長度和寬度的支撐組件上，墊塊擱置在工件側(cè)壁上，橫桿可旋轉(zhuǎn)架于底板上，且橫桿一端鉸接有壓頭且可與墊塊相抵，橫桿中部鉸接于底板上。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括有帶動橫桿橫向滑動機構(gòu)和帶動橫桿端部上下滑動的升降機構(gòu)，升降機構(gòu)與滑動機構(gòu)底部連接，滑動機構(gòu)的一部分在橫桿端部中間處與橫桿端部滑動連接。滑動機構(gòu)包括滑塊和設(shè)置在滑塊中間的滑動桿，橫桿端部中間設(shè)置弧形槽孔，滑動桿穿設(shè)于弧形槽孔內(nèi)，滑塊設(shè)置于底板上且可滑動。升降機構(gòu)則固定在底板的千斤頂上，千斤頂?shù)捻敹伺c滑動機構(gòu)底部固定。底板上固定有滑塊支座，滑塊支座與滑塊在豎向上下滑動連接，滑塊兩側(cè)壁外表面設(shè)置有滑向?qū)l，滑塊支座上設(shè)置有滑向?qū)l，滑向?qū)l與滑槽滑動連接。此外，底板設(shè)有壓板底座，壓板底座上設(shè)置有“T”形槽，支撐塊下方設(shè)置有導(dǎo)向條，導(dǎo)向條形狀位置與“T”形槽對應(yīng)，壓板底座與支撐塊插接，導(dǎo)向條插接于“T”形槽內(nèi)，支撐塊與壓板底座可拆卸固定。螺栓組件包括螺栓和螺母，支撐塊通過螺栓組件與壓板底座固定，螺栓伸出支撐塊，螺母與螺栓螺紋連接。

回彈校正裝置使用過程如下：首先，在自由狀態(tài)下，操作員A根據(jù)工件深度大小及側(cè)壁單一型面長度，確定所需的支撐塊的數(shù)量，并參考支撐平臺上的雙向參考標(biāo)尺及其零線，將支撐塊調(diào)整到適當(dāng)位置，最佳狀態(tài)為2組支撐塊應(yīng)以標(biāo)尺零線為參考對稱布置，并用壓板螺栓、螺母及壓板底座夾緊，再繼續(xù)由操作員A將工件相應(yīng)回彈位置的側(cè)壁型面貼緊墊片放置，并手持工件，將墊塊放入工件與壓頭之間。然后，當(dāng)操作員A繼續(xù)手持工件時，操作員B控制液壓千斤頂上升，推動滑塊垂向上行，由連接在滑塊上的軸銷接觸橫桿一端弧形槽孔推動橫桿B端頭向上擺動，由此帶動連接在橫桿A端的壓頭下降，使之貼緊墊塊，然后壓緊壓平工件側(cè)壁，直至工件側(cè)壁產(chǎn)生1～5 mm反向回彈時，在適當(dāng)壓深位置停止，并保壓1～5 s。壓深值一般控制在1～5 mm，由操作員根據(jù)實際情況控制，一般大梁的側(cè)壁回彈量小于3 mm，壓深取回彈量的1～1.5倍。壓制校正步驟完成后由操作員B將液壓千斤頂泄壓，直至工件側(cè)壁型面反彈至自由狀態(tài)后用鋼板尺檢查型面回彈是否已校正到位，若未校正到位則重復(fù)以上壓制校正過程，若已校正到位則調(diào)整工件位置進(jìn)行下一個型面的壓制校正。

3 該回彈裝置設(shè)計的技術(shù)要點及采取的技術(shù)方案

（1）樣件支撐平臺的設(shè)計，考慮到不同梁類件深度各不相同，且側(cè)壁一般由若干不同長度的單一型面組成，本結(jié)構(gòu)采用了帶有“T”形槽，且刻畫有參考標(biāo)尺及參考零線的樣件支撐平臺。該平臺可通過調(diào)節(jié)支撐塊的對向距離（圖2所示的k值）調(diào)整支撐跨度，以適應(yīng)不同的梁類深度，此外還可以通過增減支撐塊的數(shù)量來調(diào)整工件支撐面的長度，以適應(yīng)不同長度側(cè)壁型面的梁類工件。而且支撐塊底面設(shè)計有導(dǎo)向條（如圖3所示），通過導(dǎo)向條與“T”形槽的配合，使得支撐塊在縱向及橫向方向均可快速、準(zhǔn)確地安裝。

（2）旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅能保證工件會徑向受力，而且有自行復(fù)位功能。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)有帶動橫桿橫向滑動機構(gòu)和帶動橫桿端部上下滑動的升降機構(gòu)，橫桿在設(shè)計角度內(nèi)可轉(zhuǎn)動。橫桿A端通過軸銷連接壓頭，壓頭設(shè)計為圓柱形，可繞軸銷轉(zhuǎn)動，以保證施力方向是徑向的，工作時由橫桿帶動壓頭壓緊墊塊向工件側(cè)壁施力。橫桿B端設(shè)計圓弧槽孔，通過軸銷穿過該圓弧槽連接滑塊，滑塊由液壓千斤頂推動上升，并通過自身重力復(fù)位。

（3）工件校正的動力源設(shè)計，需要根據(jù)實際需求確定。采用在滑塊下放置液壓千斤頂作為工件回彈校正的動力源。液壓千斤頂可以是手搖或者氣動式的，設(shè)計承重為0.5～5 t，最大工作行程為20～50 mm，本體高度和本體直徑優(yōu)選值不大于100 mm。

（4）滑塊的導(dǎo)向及限位結(jié)構(gòu)設(shè)計簡捷巧妙（如圖3所示）?；瑝K上設(shè)計有導(dǎo)向槽，滑塊支架上設(shè)計有導(dǎo)向條，導(dǎo)向槽和導(dǎo)向條兩者配合導(dǎo)向，以保證滑塊的移動方向只能是垂向的。在自由狀態(tài)下，滑塊導(dǎo)向槽垂向限位面與滑塊支架導(dǎo)向條垂向限位面接觸碰死，此時橫桿A端下沉至最低點，橫桿B端頭上升至最高點。

（5）設(shè)計的橫桿存在自行復(fù)位功能。在自由狀態(tài)下借助于滑塊的重力，橫桿B端所受力矩大于橫桿A端力矩，使得橫桿B端下沉，至滑塊導(dǎo)向槽垂向限位面與滑塊支座導(dǎo)向條垂向限位面接觸碰死（如圖3所示）。此時，橫桿B端下沉至最低點，橫桿A端上升至最高點。當(dāng)液壓千斤頂泄壓后，零件側(cè)壁型面受到的墊塊擠壓力逐漸消失，隨之橫桿A端受到零件型面回位作用力將其與墊塊彈開，然后橫桿B端因橫桿A端受到向上的回位作用力出現(xiàn)下降趨勢，此時，橫桿B端便通過下降趨勢及自身滑塊重力作用力輕松回位至自由狀態(tài)。

（6）該裝置各機構(gòu)行程的設(shè)計合理得當(dāng)（如圖2所示）。在自由狀態(tài)下，即橫桿B端下沉至最低點，橫桿A端上升至最高點時，橫桿B端滑塊導(dǎo)向槽與滑塊支架導(dǎo)向條垂向碰死，此時滑塊底面與底板安裝面距離a介于100～150 mm，完全泄壓狀態(tài)下的液壓千斤頂支撐面距離b介于5～15 mm。液壓千斤頂本體高度、本體直徑≤100 mm為優(yōu)選，以保證放置千斤頂是簡便的，當(dāng)千斤頂高度、行程不足時可適當(dāng)墊高。橫桿A端壓頭的圓柱工作面距墊片的支撐面距離c介于25～40 mm，在此狀態(tài)下，放置工件、木質(zhì)的或者橡膠質(zhì)的墊塊是很方便的，放置工件及墊塊后，壓頭柱面距墊塊上平面距離d為3～10 mm。壓深值e，即工件的反向回彈弧面與墊片支撐面的最大徑向距離，一般控制在1～5 mm，其具體值由操作員根據(jù)實際情況控制，一般大梁的側(cè)壁回彈量小于3 mm，壓深值取回彈量的1～1.5倍。在壓制校正過程中，保持反向回彈的時間即保壓時間，將視實際情況而定，一般控制在5 s以內(nèi)，不同的零件受回彈大小、零件材質(zhì)、開口深度及型面結(jié)構(gòu)等因素的影響，需要根據(jù)實際情況選擇不同的壓深值和保壓時間?；瑝K的實際工作行程f一般控制在10～30 mm，使得一般液壓千斤頂即可滿足行程要求。橫桿A端軸線與橫桿B端軸線角ɑ控制在165°～180°，以便在保證橫桿A端可伸入工件的情況下，橫桿B端不必取得過長，但橫桿B端下部空間仍可滿足放置千斤頂?shù)囊?。橫桿B端圓弧槽的設(shè)計大徑R為180～250 mm，半徑中心的選取應(yīng)使得圓弧槽孔處于橫桿的中間位置，并且應(yīng)在橫桿工作行程范圍內(nèi)，橫桿B端受力F方向與橫桿B端的作用線形成的角度β近似于垂直（90°±15°）。

4 該回彈裝置的應(yīng)用帶來的有益效果

（1）該回彈校正裝置結(jié)構(gòu)簡單實用，且操作方便，人機工程性好，制造成本低。

（2）使用機械裝置進(jìn)行回彈校正，較手工校正降低了回彈校正的難度，故大大降低工作強度，提高勞動效率。同時，縮短了工件生產(chǎn)周期，降低了產(chǎn)品制造成本。

（3）該裝置不僅降低了難度強度，還提高了校正精度，使得產(chǎn)品質(zhì)量大大提升。

5 結(jié)語

一般情況下，軟工裝“U”形梁類沖壓件出現(xiàn)側(cè)壁回彈缺陷時，通常會借助夾緊器等相關(guān)輔助工具手工校正，該方法校正難度大，工作強度高，效率低。為解決該問題，我們根據(jù)設(shè)計要求試制了一種梁類回彈校正裝置并在后續(xù)軟工裝梁類鈑金件校正中投入使用。通過短期測試和長期驗證，證實了該裝置的應(yīng)用不僅比手工校正操作容易，還能保證其精度，提升產(chǎn)品質(zhì)量。正因其具有顯著優(yōu)勢，所以該裝置技術(shù)在軟工裝梁類制造企業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]安繼儒，郭強.金屬材料手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2]徐靖宇.冷作鈑金工（高級）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[3]鐘翔山.鈑金加工實用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[4]陳國華.機械機構(gòu)及應(yīng)用全套技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]