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[资料分享] 卡车油箱支撑架的工艺改进及模具设计

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发表于 2019-7-18 14:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
卡车油箱支撑架的工艺改进及模具设计
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武汉中人瑞众汽车零部件产业有限公司(湖北武汉    430073)
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【摘要】阐述了卡车油箱支撑架的工艺设计中所涉及到的工艺分析,工艺方案改进,将通常 由拉伸方式生产的零件,采用普通压弯的方式完成,解决了工艺复杂、工序过长、材料利用 率低及模具成本高等问题,提高了生产效率,降低生产成本,对类似高0型制件的成形工 艺分析及模具设计具有一定的参考价值。
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关键词:卡车油箱支撑架;起皱;开裂;工艺改进;压弯;模具设计

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1    引言
0 Z, p# Q. Z0 g+ ?5 Q    目前汽车行业主要是以燃油车为主体,虽然新能 源汽车已经如火如荼的蓬勃发展,但主要还处于试运 行或研发阶段。传统的燃油车,都离不开油箱,汽车 油箱的固定方式,目前有托架式、绑带式、支撑架式等 多种方式。其中卡车的油箱多为支撑架式的结构,由 于油箱体积大,负荷重,所需要的支撑架就要求强度 高、刚性好。这种支撑架多为悬臂梁结构,需制成比 较复杂形状,才能保证其强度和刚度,通常的结构为 高II型90°折弯件。这样就导致油箱支撑架总成加工 困难、所需工时多、成本高。目前市场上生产油箱支 撑架的厂家比较多,生产方式也多种多样,根据具体 形式,有的是通过焊接方式实现的,成本较高;有的是 冲压拉伸成形的,同样也存在成本高、制造工艺复杂的问题;通过工艺方案改进,用普通压弯的方法,生产 这种零件,有效地降低了生产成本、减少了生产工序、 简化了模具的结构和难度,达到了理想的效果。 8 C: u3 V% \4 G
2    制件介绍3 f1 Y# r3 @! |( t! g# H) j1 d
图1所示零件是卡车油箱的支撑架,材料SAPH440,料厚2.3mm,属高II型90°折弯件。从这个零件的使用要求分析,上法兰面是与车架贴合的^11,卡车麵支擇架 下法兰面及II型90°折弯件的水平面,主要是利用其强度和刚性托住油箱,上下2处安装孔,是用于固定油箱箍带的连接孔。 . b3 Z9 }% V5 J% e# G: ^, O
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 楼主| 发表于 2019-7-18 15:03 | 显示全部楼层
3    工艺分析4 K% p2 ?3 W: {+ \+ w
    卡车油箱支撑架,成形的最大难点就在图1中的A处,这个地方是一个90°的折弯区,而且其截面形状为高II型,在材料成形的过程中,容易产生颈缩、开 裂、起皱折叠等缺陷。如何处理好这个问题,对整个制件的成败起到至关重要作用。为了解决这个问题, 在工艺分析的过程中,初步考虑了 2种方案。4 U9 H: X9 ?" C* x4 Z3 C9 Q7 ]
(1)   方案一:按拉伸工艺进行冲压,这是一种常规 的生产模式,制定的工艺方案是:
2 z8 h& M- i6 R8 G- ^OP10落料:毛坯尺寸根据制件的形状展开,加上 一定的修边余盘确定,为简化毛坯形状,考虑用长方 形的毛坯料较为方便;
. J5 _5 N6 d, W. O: }4 oOP20预弯:将毛坯预弯为拉伸模压料面所需的 形状,这一序控制预弯线的位置很重要,决定了后续 冲压尺寸的稳定性;% Y3 K7 t; I& Y
OP30拉伸:这一序是制件成功与否的关键工序,目 前在很多实际生产中,由于制件折弯处的线长相差较大 如图2所示。普遍存在2种情况:要么制件在折弯处的II型底部起皱,要么在法兰面开裂;处理方式一般分为 2种:①解决A线附近隆起起皱的问题,一般会考虑在拉伸凹模里面增加一个压料器,防止制件隆起,从而解 决制件起皱的问题,由于压料力较大,采用这种方式生 产,在开模的时候,模具的压料器和压边圈会对制件产生上下相向的挤压力,导致制件在开模的时候产生变形,为此,需要设置延时氮气缸,确保制件不变形,具体 结构如图3所示;②如果A线处不起皱,由于材料厚度 及强度问题,B线处材料受拉应力影响,有可能会明显 变薄或者开裂,这种情况需要在制件的工序毛坯上想办法,事先预成形2个储料苞,克服材料在拉应力的作用 下因材料不足,而产生明显变薄或开裂的缺陷可能性。 4 S' _9 x! ?3 z& O+ z2 T
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; h( B' w0 ~' W  B0 a# lOP40冲孔修边:冲压制件的底面孔(包括方孔)和修除拉伸的多余边料。; `4 m& l+ A1 C; Q
OP50冲孔修边:冲压制件的底面孔(包括侧面的孔)和修除拉伸的多余边料(包括侧面缺口的侧修边)。+ v/ {$ x7 p' d8 i
OP60整形:整形制件的所有型面,确保型面尺寸符合图纸要求,具体的工序图如图4所示。 3 b0 t$ d" k) X8 j: T0 j& L
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    综合分析:这种工艺的生产方式,虽然是一种常 规的生产方式,而且使用较为普遍,生产的制件质量 符合产品要求,但是,其模具结构相对较复杂,工序数 较多,材料利用率偏低,整个制造成本偏高的问题确 实存在。
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 楼主| 发表于 2019-7-18 15:04 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2019-7-18 15:13 | 显示全部楼层
(2)   方案二:根 据 方 案 一 的 分 析 情 况,对 工 艺 方 案 进 行 改 进 和 优 化,决 定 按 压 弯 工 艺 进 行 冲 压。冲 压 成 形 主 要 考 虑 材 料 的 成 形 的 流 动 性、成 形 的 充 分 性、在 成 形 过 程 中 材 料 余 量 是 否 充 分 合 理。制 定 的 初 步 工 艺 方 案 是: 3 G2 G( H* K; }$ _
    0P10 冲 孔 落 料:根 据 计 算 展 开 尺 寸,初 步 确 定 毛 坯 的 尺 寸 和 形 状,具 体 的 孔 位 及 修 边 线 需 根 据 试 模 的 实 际 情 况,最 终 确 定,具 体 如 图5a所示。 ( o. w) g( @# p" x2 {+ \3 r. o. K
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& K1 U. g: a& N+ k- |- `    OP20压弯:用 毛 坯 的 孔 及 外 形 定 位,将 毛 坯 压 弯 成 高 II 字 型,并 在 后 续 OP30 工 序 压 弯 90° 的 部 位 预 压 2 个 储 料 苞;成 形 苞 时,材 料 的 补 充 来 源 从 毛 坯 的 外 形 进 料,这 种 方 式,材 料 的 流 动 性 较 好,易 于 苞 的 成 形。 苞 线 的 线 长 按 图 2 中 的 8 线 长 度 考 虑,具 体 形 状 如 图 56所示。
. F  v  {- Q, b; X' I1 D  F    OP30压弯:利 用 型 面 和 孔 定 位,将 制 件 压 弯 90°, 为 防 止 制 件 左 右 窜 动,模 具 的 上、下 模 都 需 要 有 顶 料 机 构 事 先 压 住 毛 坯,使其不左右 滑 移,同 时 凹 模 的 深 度 较 浅,制 件 在 模 内 运 行 距 离 较 短,确保制件尺寸的稳定性。由于上工序,制件有 储 料 苞,这 样 在 本 工 序 压 弯 的 时候,OP20的 毛 坯 线 长 能 满 足 图2中的A、B线 长的要求,压弯过程中,材料储备充分,制件不 会 开 裂、颈缩,也不 会 起 皱。具体 如  图 50 所示。
5 K" A! F: N9 ?0 @, A8 Z& ?    OP40整形:将 OP30 的 工 序 件,进行  一 次 全 面 的 整 形,消 除 回 弹,纠 正 扭 曲,保 证 制 件 的 型 面完 全 合 格。具体如图5d所示。
" g/ M& E3 H! b, G( Y: _(3)  方案二 的 具 体 模 具 结 构 如 图6所示。
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 楼主| 发表于 2019-7-18 15:16 | 显示全部楼层
4    模具制造及产品验证6 u: k9 I3 h/ E; |3 {+ v" E
    釆用这种生产方式,毛坯尺寸更节省、模具数量减少、模具制造难度和成本大大降低。为保证模具的使用寿命和制件表面的质量,对OP20/OP30模具工作部分进行了TD处理。通过模具制造到生产实际验证,这种生产方式可行,制件质量稳定,达到了预期的效果。
) v0 L4 W) q# Q$ E5    结束语, J. k( @6 O, R4 A: O1 O, `
    通过以上两种冲压方案的对比分析,得知同一种 制件可以用不同的方式进行生产,同一个问题,可以 用不同的方案去解决,这是一个见仁见智的时代。现 实情况下,成本控制是大势所趋,如何用较低成本生 产出较好的制件,是每个工程技术人员深思的问题。 用成形的办法解决拉伸问题,用压弯的办法解决成形 问题,简化模具结构,缩减工艺流程,充分解决原材料 的利用率问题,永远是冲压技术重点研究的课题。经过一定批量的生产验证,该模具工作过程稳 定,工件尺寸准确,壁厚较均匀,外观质量好,模具目 前已经投人批量生产。本文通过对拉伸工艺进行改进,提出用压弯的工艺方案的办法解决制件成形问题,对类似制件的生产 或模具设计具有一定的指导作用。 8 M6 K* O( r; i& _! P  s8 n+ a
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