驅(qū)動(dòng)橋千斤頂支座成形工藝優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)

鄒函滔

江西江鈴底盤股份有限公司 江西撫州 344000

千斤頂支座是汽車后驅(qū)動(dòng)橋上一個(gè)零件，是日常檢修、更換后輪胎等情況下千斤頂?shù)闹c(diǎn)。某車型后驅(qū)動(dòng)橋的千斤頂支座，零件采用厚度為6.0mm的Q235板材，由沖壓工藝成形，零件左右對(duì)稱，左件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 千斤頂支座

千斤頂支座傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是采用單動(dòng)四柱兩梁液壓機(jī)加工，所使用的成形方式為整體式全包圍成形，其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形結(jié)構(gòu)龐大，生產(chǎn)耗時(shí)長，關(guān)鍵是由于產(chǎn)品坯料變形較大容易造成其內(nèi)部微裂紋，從而影響產(chǎn)品性能。因此，產(chǎn)品的質(zhì)量一直存在風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)采用開式V形件成形模具，能使產(chǎn)品坯料變形小，避免千斤頂支座出現(xiàn)破裂，保證千斤頂支座整體性能穩(wěn)定。

成形工藝分析

從技術(shù)及整車裝配各方面考慮，千斤頂支座是通過側(cè)平面焊接在汽車后驅(qū)動(dòng)橋殼本體上，其作為汽車后驅(qū)動(dòng)橋上重要?jiǎng)傂灾Ъ軐?duì)自身強(qiáng)度要求較高。由于采用常規(guī)的一次性整體式成形方式加工，零件的折彎轉(zhuǎn)角處容易在成形過程中出現(xiàn)內(nèi)部微裂紋而影響產(chǎn)品性能，導(dǎo)致不良率上升。因此一次性整體式成形工藝存在一定風(fēng)險(xiǎn)，不適用于此零件成形。

通過對(duì)零件的特有形狀進(jìn)行分析，可以采用分步加工的方式將零件折彎成形，即采用開式V形結(jié)構(gòu)分兩個(gè)步驟加工出零件需要成形的外形結(jié)構(gòu)。第一工步，將三角形的短邊加強(qiáng)筋彎折成形；第二工步，將長方形的長邊加強(qiáng)筋彎折成形。經(jīng)確定后的千斤頂支座成形工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

經(jīng)過工藝分析后，設(shè)計(jì)的千斤頂支座成形模結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 成形模結(jié)構(gòu)

模具采用開式V形結(jié)構(gòu)，零件運(yùn)用分步加工的方式折彎成形。根據(jù)零件的外形尺寸大小，模具成形凸模和成形凹模設(shè)計(jì)時(shí)采用柔性型可通用樣式的雙工位結(jié)構(gòu)，使零件的左右件能在第一工步同步完成折彎成形，在第二工步分別獨(dú)立完成折彎成形。零件定位機(jī)構(gòu)采用定位板內(nèi)腔固定零件局部外形方式，以及定位板與擋料板組合形腔定位零件外形方式，保證零件成形后的外形尺寸達(dá)到要求。

模具主要特點(diǎn)為：

1）將模具分為上半部分和下半部分。模具的上半部分結(jié)構(gòu)為：成形凸模通過螺栓與上墊板連接，上墊板通過螺栓及定位銷與上模板連接，模柄采用過盈配合與上模板連接，導(dǎo)套通過過盈配合與上模板連接，成形凸模安裝時(shí)要保證定位準(zhǔn)確，避免在第二工步加工時(shí)與零件外形發(fā)生干涉，使零件產(chǎn)生意外變形以及形成內(nèi)部微裂紋。

2）模具的下半部分結(jié)構(gòu)為：擋料板通過螺栓與成形凹模聯(lián)接，定位板通過螺栓與成形凹模聯(lián)接，成形凹模通過螺栓及定位銷與下模板聯(lián)接，導(dǎo)柱采用過盈配合與下模板連接，擋料板和定位板安裝時(shí)要保證定位規(guī)整準(zhǔn)確，避免在第二工步加工時(shí)零件外形定位不準(zhǔn)確，使零件加工后外形尺寸達(dá)不到要求。

3）模具的成形凸模在其V形部位的頂部需加工出一個(gè)兩側(cè)邊長15mm、高0.6mm的外擴(kuò)式V形臺(tái)階，在零件彎曲時(shí)起到修正回彈角度的作用。

4）模具的上模部分與下模部分裝配時(shí)，成形凸模與成形凹模的單面間隙要控制均勻一致。

零件的生產(chǎn)作業(yè)過程簡述如下：

1）將落料-沖孔工序后預(yù)制的某車型后驅(qū)動(dòng)橋的千斤頂支座左右件，分別放置在模具兩邊的定位機(jī)構(gòu)定位板的形腔內(nèi)側(cè)。

2）開動(dòng)壓力機(jī)對(duì)預(yù)制的某車型后驅(qū)動(dòng)橋的千斤頂支座左右件進(jìn)行第一工步彎曲成形加工，將三角形的短邊加強(qiáng)筋完成彎折成形，使三角形的短邊加強(qiáng)筋與底平面呈89°～90°。

3）將經(jīng)過第一工步彎曲成形的某車型后驅(qū)動(dòng)橋的千斤頂支座左件或右件任選其一，單獨(dú)放置在模具的定位機(jī)構(gòu)定位板和擋料板組成的形腔內(nèi)側(cè)。

4）開動(dòng)壓力機(jī)對(duì)完成第一工步彎曲成形的某車型后驅(qū)動(dòng)橋的千斤頂支座進(jìn)行第二工步彎曲成形加工，將長方形的長邊加強(qiáng)筋完成彎折成形，使長方形的長邊加強(qiáng)筋和三角形的短邊加強(qiáng)筋與底平面同時(shí)呈89°～90°。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）模具的凸模和凹模采用開式V形結(jié)構(gòu)，使零件可以運(yùn)用分步加工的方式采用壓力機(jī)實(shí)施折彎成形。優(yōu)化改善了常規(guī)的一次性整體式成形工藝使用液壓機(jī)加工帶來的成形模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)節(jié)拍較慢以及零件不良率控制不佳和生產(chǎn)成本較高的狀況。

2）模具成形凸模和成形凹模設(shè)計(jì)時(shí)采用柔性型可通用樣式的雙工位結(jié)構(gòu)，使零件的左右件能在第一工步同步完成折彎成形，同時(shí)在第二工步分別獨(dú)立完成折彎成形，提升了生產(chǎn)節(jié)拍，加大了產(chǎn)能。

3）零件定位機(jī)構(gòu)采用定位板內(nèi)腔固定零件局部外形方式達(dá)到第一工步精確定位，以及定位板與擋料板組合形腔定位零件外形方式達(dá)到第二工步精確定位，充分開發(fā)出定位板的內(nèi)腔及外形對(duì)第一工步和第二工步皆可精確定位的功效，模具整體外形大小及結(jié)構(gòu)布局得到較大的優(yōu)化。

4）成形凸模和成形凹模的V形部位的夾角均取89.6°。

5）模具的上下部分裝配時(shí)，成形凸模與成形凹模的單面間隙要控制在0.03～0.06mm。

結(jié)語

實(shí)際生產(chǎn)證明，采用此沖壓加工工藝，結(jié)合開式V形成形模的應(yīng)用，可持續(xù)穩(wěn)定地確保成形零件尺寸和使用性能均達(dá)到要求。該成形工藝及模具結(jié)構(gòu)規(guī)避了由于產(chǎn)品坯料整體式的一次性變形較大而容易造成其內(nèi)部微裂紋并影響產(chǎn)品性能的風(fēng)險(xiǎn)，簡化了模具結(jié)構(gòu)，保證了零件成形質(zhì)量，提升了生產(chǎn)節(jié)拍，加大了產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。在提升工件質(zhì)量的同時(shí)其產(chǎn)能提升2倍以上，取得了理想的效果。該模具結(jié)構(gòu)已獲得實(shí)用新型專利證書，證書號(hào)第3670532號(hào)，實(shí)用新型名稱：汽車驅(qū)動(dòng)橋千斤頂開式V形支座成型模具，專利號(hào)：ZL 2013 2 0866658.1。開式V形成形模易于加工，結(jié)構(gòu)可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)用及推廣性較強(qiáng)，對(duì)類似零件的工藝及模具設(shè)計(jì)具有參考作用。