CN104439914B - S形梁类件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种S形梁类件制造方法，包括下述步骤：1)调整板材；2)OP10拉延；3)OP20正修边、正冲孔；4)OP30上翻边、侧整形；5)OP40侧修边、侧冲孔；6)OP50侧翻边、侧冲孔、冲孔；7)OP60冲孔、侧冲孔。本发明的制造方法在满足冲压件品质和精度的前提下，可减少工序，提高生产效率，并节约了生产成本。板材在使用不等料厚激光错位拼焊后，白车身在保证强度的同时减轻了重量，有效实现节能减排。

Description

S形梁类件制造方法

技术领域

本发明属于车辆梁类件制造方法，特别是一种S形梁类件制造方法。

背景技术

当前国内汽车市场蓬勃发展，但与此同时能源却日趋紧张，为此国家对汽车工业的发展从节能减排、改进汽车碰撞安全性等几方面提出了越来越严格的要求。近年来，国内外许多学者和各汽车集团以汽车轻量化和碰撞安全性为目标展开了对新结构、新材料、新工艺的研究，取得了显著的成果。

以某商用车纵梁为例，为了提高汽车碰撞安全性和减轻纵梁重量，如图1所示，将该纵梁设计为S形结构，且前段厚度2.0mm，后段厚度1.6mm，采用激光拼焊板整体成型。

该汽车纵梁是整个驾驶室的承重结构件，材料选用宝钢B340LA，料厚为前段2.0mm，后段1.6mm，外形尺寸为1205mm*275mm*190mm(其中2.0mm厚的长780mm，1.6mm的长425mm)。产品特点及要求如下：

(1)产品拉延深度大，立面高度110mm，拔模角3-4度，且材质为B340LA，成型比较困难；

(2)产品形状扭曲且立面特征较少，采用高强板，回弹很大且不容易控制；

(3)采用激光拼焊板，需要控制焊缝偏移，同时防止焊缝处撕裂；

(4)产品孔位较多且相互间夹角大，有限工序数内工艺设计存在困难。

现有技术为了快速且精确地仿真分析该S形纵梁，前期运用Dynaform DFE功能快速建模分析，从而确定最优化的冲压方向、拉延筋设置以及料片形状。以快速建模分析结果为依据，工艺人员对冲压件局部造型提出ECR(Engineer Change Request)，产品设计人员根据ECR对冲压件造型变更并以DCR(Design Change Respond)形式下发，工艺人员据此使用3D软件精确建模分析。基于以上模面的有限元分析，模型中凹模、压边圈、凸模定义为刚体，板材单元格为Elastic plastic shell壳单元，模具与板材之间的摩擦系数为0.15，拉延筋采用虚拟筋。

为了保证拉延时料片流动均匀，消除产品开裂问题，提高材料利用率，采用端头开口拉延和大致随形的毛坯形状，落料后的料片形状如图2所示。

技术一工艺设计如下：OP05：落料；OP10：拉延；OP20：修边；OP30：上翻边、侧整形；OP40：侧修边、侧冲孔；OP50：侧翻边、侧冲孔、冲孔；OP60：冲孔、侧冲孔。

根据现有技术的工艺规划，其坯料为998*885*2和998*475*1.6与激光拼焊，拼焊后开落料模具下两台料，即单台车地板左(右)前纵梁板材重量19.8KG，单台车平均焊缝长度为998mm；材料利用率为49.4％。

现有制造方法存在以下几点问题：

1)为了解决S形梁类件存在开裂风险的问题，现有制造方法增加落料工序，原因是条形料成型时开裂，具体为焊缝附近为产品拼焊处附近料片较宽而拉延深度较浅，流动不易，落料工序可以让料片与产品随形，减小该处料片尺寸，落料工序的增加，提升了生产成本，落料产生的单台车成本约4.22元；

2)材料利用率较低，仅为49.4％；

3)拼焊缝较长，单台车平均焊缝长度998mm；

4)焊缝偏移无法有效控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低产品件开裂风险、材料利用率高、缩短板材激光拼焊焊缝长度、减少冲压工序、降低生产成本的S形梁类件制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种S形梁类件制造方法，包括下述步骤：

1)调整板材，将长*宽为885mm*450mm，厚为2.0mm的板材与长*宽为475mm*420mm，厚为1.6mm的板材在宽度方向进行错位拼焊；

2)OP10拉延；

3)OP20正修边、正冲孔，以在冲压方向投影的直线为修边线，并正冲压出冲压件的主、副定位孔；

4)OP30上翻边、侧整形，将所述步骤3)中修出来的小翻边沿着负方向翻出，并对冲压件侧面的进行侧整形；

5)OP40侧修边、侧冲孔，将端头废料侧修掉，并将所述步骤4)中侧整形后立面上的孔冲出；

6)OP50侧翻边、侧冲孔、冲孔，将端头经所述步骤3)正修后和所述步骤5)侧修后的小翻边向两侧翻边，并将所述步骤3)和所述步骤5)中剩余的孔冲出；

7)OP60冲孔、侧冲孔，转动冲压方向，将所述步骤3)、所述步骤5)和所述步骤6)中剩余的孔冲出。

优选地，所述步骤1)中错缝的错动量为50mm。

优选地，所述步骤2)中在所述步骤1)中板材的焊缝处增加定位销。

优选地，所述定位销位于焊缝的L形缺口处。

优选地，所述步骤4)中使用第一斜楔机构对冲压件进行翻边，使用第二斜楔机构对冲压件进行侧整形。

优选地，所述步骤5)中使用第三斜楔机构将端头废料侧修掉，并使用第四斜楔机构将所述步骤4)中侧整形后立面上的孔冲出。

优选地，所述步骤6)中使用第五斜楔机构将端头经所述步骤3)正修后和所述步骤5)侧修后的小翻边向两侧翻边。

优选地，所述步骤7)中使用第六斜楔机构将所述步骤3)、所述步骤5)和所述步骤6)中剩余的孔冲出。

本发明的有益效果是：

一、在满足冲压件品质和精度的前提下，可减少工序，提高生产效率，并节约了生产成本。

二、板材在使用不等料厚激光错位拼焊后，白车身在保证强度的同时减轻了重量，有效实现节能减排，仅S形纵梁使用激光错位拼焊后白车身就减重0.66KG；采用错位拼焊后，提高了材料利用率，可将材料的利用率提升11％，每台车纵梁使用板材由19.8KG降低到17.5KG，有效减少钢材消耗2.3KG；单台车激光拼焊板焊缝长度由998mm减少到740mm，降低了激光拼焊成本。

附图说明

图1为S形梁类件的俯视图；

图2为现有制造方法中落料后的料片形状；

图3为S形梁类件制造方法中步骤1)中错位拼焊示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

根据现有技术方案CAE结果进行分析，判断影响S形梁类件冲压成形性的关键因素，按照以下思路进行分析优化：

第一步：以保证冲压件成形质量为前提，按常规工艺排布方案；

第二步：在获得CAE数据支撑的情况下开展分析优化，在S形弧度变化剧烈的位置激光拼焊，在保证成形性的前提下合理提高材料利用率和降低成本，并进行精确的CAE模拟验证；

第三步：进行实物验证，在保证项目正常节点供件的前提下展开研究；

第四步：将批量验证的结果汇总，与CAE分析数据对比。

经分析优化和实物论证，错位激光拼焊工艺方案可以解决多数S形梁类件的成型性问题和材料利用率较低问题，具体工艺方案为在两端弧度变化较剧烈的位置拼焊。

经上述分析论证后，对S形梁类件制造方法加以重新设计，重新设计后的S形梁类件制造方法，包括下述步骤：

1)调整板材，如图2所示，将长*宽为885mm*450mm，厚为2.0mm的B340LA板材与长*宽为475mm*420mm，厚为1.6mm的B340LA板材在宽度方向进行错位拼焊，即将450mm的宽边与420mm的宽边进行错位拼焊；优选地，错缝的错动量为50mm，如此，单台车板材重量为8.75*2＝17.5KG(左右纵梁)，单台车焊缝长度为(420-50)*2＝740mm，板材采购成本对应降低，材料利用率为55.8％；

2)OP10拉延，并在步骤1)中板材的焊缝处增加定位销，优选地，定位销位于焊缝的L形缺口处，该处可有效约束冲压件拉延过程中板材在该方向的流动，从而保证拼焊焊缝位置；

3)OP20正修边、正冲孔，以在冲压方向投影的直线为修边线，还同时正冲压出冲压件的主、副定位孔，主、副定位孔作为后续工序的定位孔，从而保证冲压件精度一致性和生产稳定性；

4)OP30上翻边、侧整形，使用第一斜楔机构将步骤3)中修出来的小翻边沿着负方向翻出，并使用第二斜楔机构对冲压件侧面的进行侧整形，并对冲压件侧面整体性回弹进行控制，保证回弹在公差范围内，从而可保证生产的一致性。

5)OP40侧修边、侧冲孔，使用第三斜楔机构将端头废料侧修掉，并使用第四斜楔机构将步骤4)中侧整形后立面上的孔冲出；

6)OP50侧翻边、侧冲孔、冲孔，使用第五斜楔机构将端头经步骤3)正修后和步骤5)侧修后的小翻边向两侧翻边，并将步骤3)和步骤5)中剩余的孔冲出；

7)OP60冲孔、侧冲孔，转动冲压方向，使用第六斜楔机构将步骤3)、步骤5)和步骤6)中剩余的孔冲出。

上述步骤中，采用斜楔机构可有效简化模具的结构，并可提升模具空间的利用率。所述第一斜楔机构、第二斜楔机构、第三斜楔机构、第四斜楔机构、第五斜楔机构即可采用现有的斜楔，如MISUMI的斜楔，也可根据实际情况自行设计。

使用该S形梁类件制造方法后，在满足冲压件品质和精度的前提下，可减少工序，提高生产效率，并节约了模具成本。每年节省白车身生产费用为106.94万元，即节省冲次费为每台车4.22元，每年节省4.22*20000＝84400元＝8.44万元；节约板材费用为每台198-148.75＝49.25元，每年节省49.25*20000＝985000元＝98.5万元；减少落料工序可节省模具开发费用15万元。

板材在使用不等料厚激光错位拼焊后，白车身在保证强度的同时减轻了重量，有效实现节能减排，仅S形纵梁使用激光错位拼焊后白车身就减重0.66KG；采用错位拼焊后，提高了材料利用率，可将材料的利用率提升11％，每台车纵梁使用板材由19.8KG降低到17.5KG，有效减少钢材消耗2.3KG；单台车激光拼焊板焊缝长度由998mm减少到740mm，降低了激光拼焊成本。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述实施例中，本领域的技术人员可以根据本发明的指导思想轻易提出其它实施方式，这些实施方式都包括在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种S形梁类件制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)调整板材，将长*宽为885mm*450mm，厚为2.0mm的板材与长*宽为475mm*420mm，厚为1.6mm的板材在两端弧度变化较剧烈的位置宽度方向进行错位拼焊；

2)OP10拉延；

3)OP20正修边、正冲孔，以在冲压方向投影的直线为修边线，并正冲压出冲压件的主、副定位孔；

4)OP30上翻边、侧整形，将所述步骤3)中修出来的小翻边沿着负方向翻出，并对冲压件侧面的进行侧整形；

5)OP40侧修边、侧冲孔，将端头废料侧修掉，并将所述步骤4)中侧整形后立面上的孔冲出；

6)OP50侧翻边、侧冲孔、冲孔，将端头经所述步骤3)正修后和所述步骤5)侧修后的小翻边向两侧翻边，并将所述步骤3)和所述步骤5)中剩余的孔冲出；

7)OP60冲孔、侧冲孔，转动冲压方向，将所述步骤3)、所述步骤5)和所述步骤6)中剩余的孔冲出。

2.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤1)中错缝的错动量为50mm。

3.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤2)中在所述步骤1)中板材的焊缝处增加定位销。

4.根据权利要求3所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述定位销位于焊缝的L形缺口处。

5.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤4)中使用第一斜楔机构对冲压件进行翻边，使用第二斜楔机构对冲压件进行侧整形。

6.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤5)中使用第三斜楔机构将端头废料侧修掉，并使用第四斜楔机构将所述步骤4)中侧整形后立面上的孔冲出。

7.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤6)中使用第五斜楔机构将端头经所述步骤3)正修后和所述步骤5)侧修后的小翻边向两侧翻边。

8.根据权利要求1所述的S形梁类件制造方法，其特征在于：所述步骤7)中使用第六斜楔机构将所述步骤3)、所述步骤5)和所述步骤6)中剩余的孔冲出。