CN104226853A - 汽车纵梁成形冲压工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车纵梁成形冲压工艺方法，包括：确定在纵梁成形工序中需要进行的防整体扭曲处理和/或防翼面回弹处理；根据所述需要进行的处理设计冲压模具；在纵梁成形工序中利用所述模具压出腹面的形状并翻出两翼面。利用本发明，可以有效缓解或避免纵梁冲压工艺缺陷，提高纵梁精度。

Description

汽车纵梁成形冲压工艺方法

技术领域

本发明涉及汽车纵梁成形技术领域，具体涉及一种汽车纵梁成形冲压工艺方法。

背景技术

汽车底盘的工艺水平决定着整车产品质量，尤其是卡车，其底盘最重要的部分是两根纵梁，纵梁制造在冲压行业内一直属于难点，怎样控制纵梁的整体扭曲、腹面翘曲（回弹）、翼面回弹三大难题，一直是业界攻坚的方向。

传统卡车纵梁的冲压工艺一般分两道工序：

第一道工序是落料冲孔，即在方形板料的基础上落出纵梁毛坯形状和冲出纵梁腹面和翼面上的所有孔；

第二道工序是成形，即在第一道工序的落料毛坯基础上压出腹面的形状以及翻出两翼面。

卡车纵梁外形的有以下特点：

（1）形状细长，一般宽度为200mm，长度为5000mm以上（重卡的可达10米以上）；

（2）板料厚，一般为5mm以上；

（3）形状复杂，底面有多道起伏，轮廓非直线形，多有弯曲；

（4）孔多，底面、翼面上的孔总共可达300多个以上，且分布没有规律。

由于以上这些特点，纵梁冲压成形后，有时会出现整体扭曲、腹面翘曲（回弹）、两翼面回弹、孔位不准等情形。而纵梁精度差，底盘装配工艺就难以达到要求，使得整车整体工艺水平也受到很大的影响。

发明内容

本发明提供一种汽车纵梁成形冲压工艺方法，以有效缓解或避免纵梁冲压工艺缺陷，提高纵梁精度。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种汽车纵梁成形冲压工艺方法，包括：

确定在纵梁成形工序中需要进行的防整体扭曲处理和/或防翼面回弹处理；

根据所述需要进行的处理设计冲压模具；

在纵梁成形工序中利用所述冲压模具压出腹面的形状并翻出两翼面。

可选地，所述防整体扭曲处理包括以下任意一项或多项处理：

在腹面轮廓多料区域对应的腹面上做凹坑；

在腹面轮廓少料区域对应的腹面上做凸包；

在腹面轮廓少料区域对应的底面上做凸包。

优选地，所述凹坑为三角坑，所述凸包为三角包。

优选地，所述凹坑和凸包的高度为3-5mm。

优选地，所述腹面轮廓多料区域包括：腹面轮廓弯曲形成的凸角区域；所述腹面轮廓少料区域包括：腹面轮廓弯曲形成的凹角区域。

可选地，所述凹坑覆盖整个腹面轮廓多料区域；所述凸包覆盖整个腹面轮廓少料区域。

可选地，所述凹坑位于多料区域的中心部位；所述凸包位于少料区域的中心部位。

可选地，所述防翼面回弹处理包括：

在腹面上翼面根部圆角区域强压出负间隙凹坑；和/或

在腹面上中间部位做凸起。

优选地，所述冲压模具包括：翻边凹模；所述方法还包括：

抬高与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口，以防止在纵梁成形后腹面翘曲。

优选地，所述抬高与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口包括：

将与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口抬高5-15mm。

本发明实施例提供的汽车纵梁成形冲压工艺方法，针对纵梁扭曲的问题，通过对纵梁腹面进行防扭曲处理，有效地缓解成形时多料少料的情况，均衡了纵梁应力的分布，有效地减轻纵梁的扭曲。针对翼面回弹的问题，通过对腹面上翼面根部圆角区域和/或翼面中部区域进行防翼面回弹处理，可以将翼面回弹控制在装车允许和公差范围内。利用本发明实施例的方法，有效地缓解或避免了纵梁冲压工艺缺陷，提高了纵梁精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是汽车纵梁轮廓弯曲处的状态示意图；

图2是汽车纵梁腹面弯曲处的状态示意图；

图3是汽车纵梁由板材到翼面竖直翻边的状态示意图；

图4是本发明实施例汽车纵梁成形冲压工艺方法的流程图；

图5是本发明实施例中纵梁腹面轮廓多料区域和少料区域的示意图；

图6是本发明实施例中在腹面上做出的三角坑示意图；

图7是本发明实施例中在底面做出的三角包示意图；

图8是本发明实施例中腹面上翼面根部的负间隙凹坑和腹面上凸起的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

冲压技术是在常温下利用模具在压力机上对板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。根据材料的变形特点，冲压工序可分为分离工序和成形工序。分离工序是指坯料在模具刃口的作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法。成形工序是指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法。成形工序主要有弯曲、拉伸、翻边等。

下面结合冲压工艺的上述特点以及汽车纵梁的一些结构特点，分析说明现有技术中纵梁冲压成形后，容易产生整体扭曲、腹面翘曲（回弹）、翼面回弹等缺陷的原因。

1.纵梁成形后整体扭曲

纵梁的形状细长，腹面和翼面都存在弯曲的形状，如图1和图2中箭头所指的部位，这些形状不规律、不对称，使得成形过程中应力不平衡（成形后板材存在多料、少料区），成形后应力释放不均匀，有的地方大有的地方小，造成零件扭曲。

2.纵梁成形后底面翘曲

由于纵梁底面多不是一个平面，一般两边存在多个弯曲，并且弧度有大有小，成形后弧度回弹，造成翘曲。

3.两翼面的回弹

由于纵梁板材厚（t=5mm以上）、强度高，翼面竖直翻边，如图3中所示，翻边后板料塑性变形不彻底，弹性变形的作用，恢复原状态，必然会产生回弹。

基于上述不同缺陷产生的原因，本发明实施例提供的汽车纵梁成形冲压工艺方法，在汽车纵梁成形过程中针对上述不同现象进行相应的补偿处理，有效地避免产生上述缺陷，提高纵梁精度。

如图4所示，是本发明实施例汽车纵梁成形冲压工艺方法的流程图，包括以下步骤：

步骤401，确定在纵梁成形工序中需要进行的防整体扭曲处理和/或防翼面回弹处理。

前面提到，纵梁成形后整体扭曲是因为纵梁的形状细长，腹面和翼面都存在弯曲的形状，这些形状不规律、不对称，使得成形过程中应力不平衡（成形后板材存在多料、少料区），成形后应力释放不均匀，有的地方大有的地方小，造成零件扭曲。

为此，在本发明实施例中，针对这一问题，对纵梁腹面进行防整体扭曲处理，以避免在纵梁成形后产生整体扭曲现象。

具体地，对纵梁腹面进行防整体扭曲处理可以包括以下任意一项或多项处理方式：

（1）在腹面轮廓多料区域（比如腹面轮廓弯曲形成的凸角区域）对应的腹面上做凹坑；

（2）在腹面轮廓少料区域（比如腹面轮廓弯曲形成的凹角区域）对应的腹面上做凸包；

（3）在腹面轮廓少料区域对应的底面上做凸包。

如图5中所示，是本发明实施例中纵梁腹面轮廓多料区域和少料区域的示意图。其中，标号1指示的部位为少料区域，标号2指示的部位为多料区域。

需要说明的是，所述凹坑可以覆盖整个腹面轮廓多料区域；所述凸包可以覆盖整个腹面轮廓少料区域。也就是说，每个多料区域都有一个凹坑对该区域进行完全覆盖，每个少料区域都有一个凸包对该区域进行完全覆盖。

当然，在实际应用中，为了防止补偿过度，也可以根据实际应用情况，进行非完全覆盖，比如，对应一个多料区域的凹坑只覆盖该多料区域的一部分，比如，将凹坑设置在多料区域的中心部位。同样，对应一个少料区域的凸包也可以只覆盖该少料区域的一部分，比如，将凸包设置在少料区域的中心部位。另外，也可以针对纵梁的形状以及产生整体扭曲的关键部位，对腹面轮廓的部分多料区域和少料区域做上述处理。对此本发明实施例不做限定。

上述凹坑可以是三角坑，如图6所示。同样，上述凸包可以是三角包。凹坑和凸包的高度可以是3-5mm。当然，上述凸包和凹坑的形状和大小也可以根据实际需要确定，比如可以是圆形的坑或包，对此本发明实施例不做限定。

通过设置上述凹坑，相当于在纵梁成形最后阶段将翻边造成的多余料预先裁下一部分，从而减缓多料现象。通过设置上述凸包，相当于在纵梁成形开始阶段，先储存一部分料，在纵梁成形时将这部分料撑开，弥补少料现象。

通过上述处理，在纵梁腹面的局部产生微弱的变形，不会影响纵梁的规格，而且在整体上使得纵梁更加精确，有效减缓扭曲现象，变形更加小，精度更加高。

同样，还可以在腹面轮廓少料区域对应的底面做三角包，如图7所示，先储存一部分料，翻边时可以有效改善缺料情况。

前面提到，纵梁成形后两翼面回弹的原因是因为纵梁板材厚（通常厚度t在5mm以上）、强度高，翼面竖直翻边，翻边后板料塑性变形不彻底，弹性变形的作用造成回弹。

为此，在本发明实施例中，针对这一问题，对纵梁腹面进行防翼面回弹处理，避免产生翼面回弹，保证纵梁的质量。

由于纵梁全是竖直翻边（即翼面与腹面垂直），所以无法用常规的补偿方法（即向着板材回弹趋势的相反方向补偿一定的量值）解决这一问题，因此，本发明实施例中，从翼面回弹产生的机理出发，对纵梁腹面进行防翼面回弹处理，具体包括：

（1）在腹面上翼面根部圆角区域强压出负间隙凹坑，比如板料厚度t=5mm，将腹面上翼面根部圆角局部区域强压到4.90mm。这样，可以加大该区域的塑性程度，使得翼面产生向内扣的趋势，这样，既减小弹性，改善回弹，又相当于间接做了负角回弹补偿。

（2）在腹面上中间部位做凸起。凸起回弹后使得两翼面随着向内扣，间接起到改善翼面回弹的作用。

如图8所示，是本发明实施例中腹面上翼面根部的负间隙凹坑和腹面上凸起的示意图。其中，标号3指示的部位是做出的负间隙凹坑，标号4指示的部位是凸起。

需要说明的是，以上两种防翼面回弹的处理方法可以单独使用，也可以混用。

实际检验，通过上述处理，可以将翼面回弹完全控制在装车允许和公差范围内。

步骤402，根据所述需要进行的处理设计冲压模具。

确定了上述凹坑和凸包的位置，大小及数量，以及其它需要做的处理，就可以利用设计软件，在冲压工序数模的腹面上构造出相应的形状，进而可以得到改进后的冲压模具。

步骤403，在纵梁成形工序中利用所述冲压模具压出腹面的形状并翻出两翼面。

本发明实施例汽车纵梁成形冲压工艺方法，针对纵梁扭曲的问题，通过对纵梁腹面进行防扭曲处理，有效地缓解成形时多料少料的情况，均衡了纵梁应力的分布，可以有效地减轻纵梁的扭曲，达到公差要求。针对翼面回弹的问题，通过对腹面上翼面根部圆角区域和/或翼面中部区域进行防翼面回弹处理，可以将翼面回弹控制在装车允许和公差范围内。利用本发明实施例的方法，有效地缓解或避免了纵梁冲压工艺缺陷，提高了纵梁精度。

需要说明的是，在本发明实施例中，纵梁腹面是指在模具生产上的方位，在汽车上，纵梁需要立起来使用，即左右纵梁底面相对使用，间距尤为重要。这样纵梁腹面翘曲就会造成装车时两纵梁间距误差加大，影响整车底盘工艺水平。

目前行业中解决纵梁腹面翘曲的做法一般是回弹补偿，这种方法不准确，需要试模，修模工作量大，调试周期长，成本高。

针对这一问题，在本发明实施例汽车纵梁成形冲压工艺方法的另一实施例中，为了防止在纵梁成形后腹面翘曲，进一步在所述翻边凹模口上与腹面落差圆角处对应的位置做凸起（即抬高此处的翻边凹模口，比如抬高5-15mm），使得在成形工序中此处翻边的顺序被改变，可以用凹模口控制翼面翻边的先后，间接控制腹面的回弹。

因为如果凹模口的高度是一致的（与翻边棱线对比），那么是同时翻边的，人为地按需要改变凹模口的高度，就同时改变了翻边的时间、先后顺序。也就是说，将翻边多料的区域先翻边，将多余的料向两边“赶”，就起到了缓解多料的作用；否则翻边多的地方和其它地方一起翻，最后多余的料没地方去，就造成了应力产生，回弹产生。而翻边多料被缓解了，多余的应力就被释放了，这样腹面的回弹也就没有了。

经过实际检验，经过上述处理后，效果非常好。

可见，本发明实施例汽车纵梁成形冲压工艺方法，不仅可以通过对纵梁腹面进行防扭曲处理和防翼面回弹处理，有效地改善了纵梁整体扭曲及翼面回弹的情况，提高了纵梁精度。而且，进一步地通过调整局部的凹模口高度，有效地改善了腹面回弹情况。相比于传统的直接在腹面上做回弹补偿的方法，本发明实施例的方法工作量小，调整方便，效果好。

需要说明的是，上面所描述的对纵梁腹面进行防扭曲处理、防翼面回弹处理、以及防腹面翘曲的处理，在实际应用中，可以根据应用需要，选用其中的部分或全部处理方式，对此本发明实施例不做限定。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种汽车纵梁成形冲压工艺方法，其特征在于，包括：

确定在纵梁成形工序中需要进行的防整体扭曲处理和/或防翼面回弹处理；

根据所述需要进行的处理设计冲压模具；

在纵梁成形工序中利用所述冲压模具压出腹面的形状并翻出两翼面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防整体扭曲处理包括以下任意一项或多项处理：

在腹面轮廓多料区域对应的腹面上做凹坑；

在腹面轮廓少料区域对应的腹面上做凸包；

在腹面轮廓少料区域对应的底面上做凸包。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹坑为三角坑，所述凸包为三角包。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹坑和凸包的高度为3-5mm。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述腹面轮廓多料区域包括：腹面轮廓弯曲形成的凸角区域；所述腹面轮廓少料区域包括：腹面轮廓弯曲形成的凹角区域。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹坑覆盖整个腹面轮廓多料区域；所述凸包覆盖整个腹面轮廓少料区域。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凹坑位于多料区域的中心部位；所述凸包位于少料区域的中心部位。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防翼面回弹处理包括：

在腹面上翼面根部圆角区域强压出负间隙凹坑；和/或

在腹面上中间部位做凸起。

9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述冲压模具包括：翻边凹模；所述方法还包括：

抬高与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口，以防止在纵梁成形后腹面翘曲。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述抬高与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口包括：

将与腹面落差圆角处对应的翻边凹模口抬高5-15mm。