CN106270278B - 汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法 - Google Patents

汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法 Download PDF

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汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,本发明涉及汽车仪表板横梁上的孔的加工工艺方法。它解决了加工汽车仪表板横梁孔时,由于横梁管的内径与芯模Z的外径相差无几,芯模Z无法径向移动,很难退模的问题。包括下述步骤:将左侧芯模与右侧芯模对接,形成芯模,所述芯模为杆状的整体结构;芯模进入横梁管的内孔中,并使冲模孔位于横梁管欲冲孔的位置;把横梁管固定在冲床上,并使欲冲孔的位置向上;冲压机构在导轨上调整位置,使冲压机构的冲模对准下方的横梁管的欲冲孔位置,完成一次向下的冲程,在横梁管上冲出内凸起部分,内凸起部分填充冲模孔的内腔;冲模向上返回;分别从横梁管上冲出的内凸起部分的两侧抽离左侧芯模和右侧芯模。

Description

汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法
技术领域
本发明涉及汽车仪表板横梁上的孔的加工工艺方法。
背景技术
汽车仪表板横梁是支撑人机界面并安装仪表设备的框架。汽车仪表板横梁和其他安全件一起构成安全系统,是保护车内驾驶员及乘客的结构件,其强度与刚度是其性能的首要指标。如图1和图2所示,汽车仪表板横梁截面一般为圆管形,汽车仪表板横梁上面需要加工出孔的结构,以便安装和连接其它零件。为了能够简便、高强度地通过螺纹安装零件,需要给作为原材料的管上冲孔,形成如图3所示的圆柱孔的立面X,在圆柱孔的立面X上加工螺纹Y,以便通过螺钉等零件固定其它附着在汽车仪表板横梁上的零件。这种冲孔的设计使横梁不需要非常厚的管壁,就能利用冲孔形成的管壁变形部分,形成比较长的螺纹孔。由于立面X的长度足够长,螺纹连接的牢固度比较好。这样的结构既简单又实用,但是存在的问题是内衬于横梁管孔内部的芯模Z退模困难。冲孔后形成的内凸起部分X-1填充在芯模Z的模孔Z-1内,由于横梁管的内径与芯模Z的外径相差无几,芯模Z无法径向移动,造成很难退模。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,以解决加工汽车仪表板横梁孔时,由于横梁管的内径与芯模Z的外径相差无几,芯模Z无法径向移动,很难退模的问题。它包括下述步骤:
一、将左侧芯模1与右侧芯模2对接,形成芯模Z,所述芯模Z为杆状的整体结构;
所述左侧芯模1的右端端面上设置有一个正四棱锥体1-1,正四棱锥体1-1的中心线与左侧芯模1的轴心线重合,所述右侧芯模2的左端端面上设置有一个正四棱锥体孔2-1,正四棱锥体孔2-1的中心线与右侧芯模2的轴心线重合,正四棱锥体1-1插入正四棱锥体孔2-1中形成可拆卸固定配合,左侧芯模1与右侧芯模2对接的环缝3-1处的圆周表面上开有冲模孔3,所述冲模孔3为径向孔且由环缝3-1一分为二;
二、芯模Z进入横梁管4的内孔中,并使冲模孔3位于横梁管4欲冲孔的位置;
三、把横梁管4固定在冲床上,并使欲冲孔的位置向上;
四、冲压机构在导轨上调整位置,使冲压机构的冲模5对准下方的横梁管4的欲冲孔位置,完成一次向下的冲程,在横梁管4上冲出内凸起部分X-1,内凸起部分X-1填充冲模孔3的内腔;冲模5向上返回;
五、分别从横梁管4上冲出的内凸起部分X-1的两侧抽离左侧芯模1和右侧芯模2。
由于本发明把芯模Z的结构在长度方向一分为二,使退模的时候能在横梁管4上冲出的内凸起部分X-1的左方和右方分别完成退模,退模不需要径向移动,解决了加工汽车仪表板横梁孔时,由于横梁管的内径与芯模Z的外径相差无几,芯模Z无法径向移动,很难退模的问题。由于解决了退模问题,为了提高冲模孔3的成型精度,可以把芯模Z外径与横梁管4的内孔之间配合间隙设置得比较小,横梁管4冲孔后的形状保持比较好。
附图说明
图1是汽车仪表板横梁的结构示意图,图2是汽车仪表板横梁的剖视结构示意图,图3是给汽车仪表板横梁冲孔的示意图,图4是本发明中芯模Z的结构示意图,图5是本发明冲模5的结构示意图,图6是本发明所使用的冲孔机床的俯视结构示意图,图7是本发明所使用的冲孔机床的结构示意图,图8是图7的侧视图,图9是实施方式二的结构示意图,图10是实施方式三的结构示意图,图11是实施方式一优选实施方式的示意图,图12是实施方式一优选实施方式所对应第一种误差示意图,图13是实施方式一优选实施方式对应第二种误差示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:请参考图3至图8,本实施方式由下述步骤完成:
一、将左侧芯模1与右侧芯模2对接,形成芯模Z,所述芯模Z为杆状的整体结构;
所述左侧芯模1的右端端面上设置有一个正四棱锥体1-1,正四棱锥体1-1的中心线与左侧芯模1的轴心线重合,所述右侧芯模2的左端端面上设置有一个正四棱锥体孔2-1,正四棱锥体孔2-1的中心线与右侧芯模2的轴心线重合,正四棱锥体1-1插入正四棱锥体孔2-1中形成可拆卸固定配合,左侧芯模1与右侧芯模2对接的环缝3-1处的圆周表面上开有冲模孔3,所述冲模孔3为径向孔且由环缝3-1一分为二;
二、芯模Z进入横梁管4的内孔中,并使冲模孔3位于横梁管4欲冲孔的位置;
三、把横梁管4固定在冲床上,并使欲冲孔的位置向上;
四、冲压机构在导轨上调整位置,使冲压机构的冲模5对准下方的横梁管4的欲冲孔位置,完成一次向下的冲程,在横梁管4上冲出内凸起部分X-1,内凸起部分X-1填充冲模孔3的内腔;冲模5向上返回;
五、分别从横梁管4上冲出的内凸起部分X-1的两侧抽离左侧芯模1和右侧芯模2。
在本实施方式中,请参考图1和图2,横梁管4为直管,其长度为1258毫米,其管厚度为1.8毫米,管的外径为Φ32毫米。冲出的孔为Φ5.4毫米。
请参考图5,图5为冲模5的结构示意图。冲模5由冲头5-1、扩孔部5-2、孔成形部5-3、过渡部5-4和柄部5-5组成,冲头5-1、扩孔部5-2、孔成形部5-3、过渡部5-4和柄部5-5依次连接并具有同一个轴心线,冲头5-1的直径为Φ4.1毫米,冲头5-1的长度为2.5毫米,扩孔部5-2为圆台体,圆台体的大头直径为Φ5.4毫米,圆台体的小头直径为Φ4.1毫米,圆台体的长度为1.8毫米,孔成形部5-3是直径为Φ5.4毫米的杆体,冲头5-1的下端端面与圆周表面的交角5-6为90度,即此处无倒角。冲头5-1的淬火硬度为60-64HRC。
作为优选的实施方式,如图11所示,正四棱锥体1-1和正四棱锥体孔2-1的锥度都是7:24,即(大头宽度B—小头宽度b)/锥面长度L=7:24。此锥度经过实验,实现了连接部位的自锁,连接强度比较好,而且在拆卸时经过振动就能卸脱。
请参考图6至图8,图6至图8是冲孔机床的结构示意图。其中附图标记101:上料送进装置,102:装夹管装置,103:冲压装置,104:卡盘送进装置,105:旋转卡盘,106:悬臂操作面板,107:固定冲压装置,108:废料装置,109:焊缝识别装置,110:托管装置,111:长圆孔主机模具润滑装置,112:拉伸孔主机模具润滑装置,113:防护罩,114:卡盘驱动装置。
所述冲孔机床采用液压动力驱动冲模5来冲孔。冲压机构的底部设置有滚珠丝杆机构驱动的底座,从而能够实现在导轨上的位移,以便对准欲冲压的位置。滚珠丝杠机构采用直线电机驱动,根据输入给直线电机的驱动脉冲,可以精确控制冲压机构的位置。在冲压之前,用ZL201520913545.1《仪表板横梁冲孔用工装》专利所涉及技术固定横梁管4,横梁管4被固定在该专利的工件安放槽后,完成本发明的步骤三,接着进行步骤四的冲孔动作。所述仪表板横梁冲孔用工装也可以固定在冲压机构的底座上与其同步调整位置。
为了提高冲孔的效率,可以给冲孔机床设置横梁管的自动上料系统、横梁管的自动装卡系统、冲压机构的自动定位系统。操作的人员可以把横梁管4放入自动上料系统,带有三爪或四爪卡盘的自动装卡系统卡住横梁管4的一端,把横梁管4拖放到冲孔机床的适当位置,进行后续的固定和冲孔。所述自动定位系统和自动装卡系统都可以采用直线电机驱动的滚珠丝杠机构和电液脉冲马达驱动的转角机构实现位移和旋转。同时,使用光电编码器准确控制旋转角度。
所述冲孔机床还包括左侧芯模1与右侧芯模2的自动定位系统。插入横梁管4内孔中的芯模Z,其两端各由一个驱动头夹紧控制,两个驱动头都可以独立在导轨上实现可控制的精确位移,两个驱动头也可以实现精确角度的转动。
具体实施方式二:请参见图9,本实施方式与实施方式一的区别在于冲模孔3的中心线位于正四棱锥体1-1和正四棱锥体孔2-1横截面的正四边形对角线上,且正四棱锥体1-1与正四棱锥体孔2-1一组相对面之间形成过盈配合,另一组相对面之间形成间隙配合,配合的间隙为0.04毫米至0.06毫米。如此设置,正四棱锥体1-1与正四棱锥体孔2-1一组相对面之间形成的过盈配合,是为了左侧芯模1与右侧芯模2之间形成可靠的固定连接,另一组相对面之间所形成的间隙配合,是定位的需要。而且如果两组相对面都形成过盈配合,是难以加工的。
当配合面之间出现间隙的时候,定位误差肯定会出现,请参考图12,如图所示,如果定位间隙出现在上下,则会出现左侧芯模1与右侧芯模2上下方向的错位;如图13所示,如果定位间隙出现在左右方向,则会出现左侧芯模1与右侧芯模2在左右方向的错位,只有把定位间隙设置在对角线方向,与冲模5运动的方向相关性最小,间隙造成的冲模孔3歪斜的影响最小。
具体实施方式三:请参见图10,本实施方式与实施方式一的区别在于芯模Z由包括左侧芯模1和右侧芯模2的中间段和左加长段Z-3和右加长段Z-4组成,左加长段Z-3和右加长段Z-4的外表面直径小于中间段的外表面直径,中间段的外表面直径与横梁管4的内孔之间的间隙为0.15至0.25毫米。这样设置的优点在于中间段的外表面直径与横梁管4的内孔之间的间隙比较小,内凸起部分X-1填充到芯模Z的模孔Z-1时,对左侧芯模1与右侧芯模2的分拆力,与冲模5初压在横梁管4造成的管变形后的阻碍移动的摩擦力基本相抵消,维持工艺过程的安全和稳定。此间隙值为最优实施方式,经过实验发现,各种力的作用相平衡,使从横梁管4的两端抽出左侧芯模1和右侧芯模2比较容易,另外,左加长段Z-3和右加长段Z-4的外表面直径小,不会对内凸起部分X-1产生任何阻碍。
具体实施方式四:请参见图10,本实施方式与实施方式三的区别在于:芯模Z的圆周表面上分布有多条纵向的长槽Z-5和多条环槽Z-6,长槽Z-5纵向贯通芯模Z的中间段,环槽Z-6与长槽Z-5互相交叉,长槽Z-5和环槽Z-6的宽度和深度包容横梁管4上冲出的内凸起部分X-1。如此设置,当横梁管4上需要冲多个孔的时候,利用长槽Z-5和环槽Z-6容纳已经冲出的内凸起部分X-1,并把冲模孔3转移到下一个欲冲孔的位置,从而实现连续的多个冲孔操作。在具体实现时,利用计算机程序编程,驱动与左侧芯模1和右侧芯模2连接的驱动头完成欲设置的动作,既避开内凸起部分X-1,又按照顺序转到需要冲孔的位置。

Claims (6)

1.汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于它包括下述步骤:一、将左侧芯模(1)与右侧芯模(2)对接,形成芯模(Z),所述芯模(Z)为杆状的整体结构;
所述左侧芯模(1)的右端端面上设置有一个正四棱锥体(1-1),正四棱锥体(1-1)的中心线与左侧芯模(1)的轴心线重合,所述右侧芯模(2)的左端端面上设置有一个正四棱锥体孔(2-1),正四棱锥体孔(2-1)的中心线与右侧芯模(2)的轴心线重合,正四棱锥体(1-1)插入正四棱锥体孔(2-1)中形成可拆卸固定配合,左侧芯模(1)与右侧芯模(2)对接的环缝(3-1)处的圆周表面上开有冲模孔(3),所述冲模孔(3)为径向孔且由环缝(3-1)一分为二;
二、芯模(Z)进入横梁管(4)的内孔中,并使冲模孔(3)位于横梁管(4)欲冲孔的位置;
三、把横梁管(4)固定在冲床上,并使欲冲孔的位置向上;
四、冲压机构在导轨上调整位置,使冲压机构的冲模(5)对准下方的横梁管(4)的欲冲孔位置,完成一次向下的冲程,在横梁管(4)上冲出内凸起部分(X-1),内凸起部分(X-1)填充冲模孔(3)的内腔;冲模(5)向上返回;
五、分别从横梁管(4)上冲出的内凸起部分(X-1)的两侧抽离左侧芯模(1)和右侧芯模(2)。
2.根据权利要求1所述的汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于冲模(5)由冲头(5-1)、扩孔部(5-2)、孔成形部(5-3)、过渡部(5-4)和柄部(5-5)组成,冲头(5-1)、扩孔部(5-2)、孔成形部(5-3)、过渡部(5-4)和柄部(5-5)依次连接并具有同一个轴心线,冲头(5-1)的直径为Φ4.1毫米,冲头(5-1)的长度为2.5毫米,扩孔部(5-2)为圆台体,圆台体的大头直径为Φ5.4毫米,圆台体的小头直径为Φ4.1毫米,圆台体的长度为1.8毫米,孔成形部(5-3)是直径为Φ5.4毫米的杆体,冲头(5-1)的下端端面与圆周表面的交角(5-6)为90度,冲头(5-1)的淬火硬度为60-64HRC。
3.根据权利要求1所述的汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于正四棱锥体(1-1)和正四棱锥体孔(2-1)的锥度都是7:24。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于冲模孔(3)的中心线位于正四棱锥体(1-1)和正四棱锥体孔(2-1)横截面的正四边形对角线上,且正四棱锥体(1-1)与正四棱锥体孔(2-1)一组相对面之间形成过盈配合,另一组相对面之间形成间隙配合,配合的间隙为0.04毫米至0.06毫米。
5.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于芯模(Z)由包括左侧芯模(1)和右侧芯模(2)的中间段和左加长段(Z-3)和右加长段(Z-4)组成,左加长段(Z-3)和右加长段(Z-4)的外表面直径小于中间段的外表面直径,中间段的外表面直径与横梁管(4)的内孔之间的间隙为0.15至0.25毫米。
6.根据权利要求5所述的汽车仪表板横梁上孔的加工工艺方法,其特征在于芯模(Z)的圆周表面上分布有多条纵向的长槽(Z-5)和多条环槽(Z-6),长槽(Z-5)纵向贯通芯模(Z)的中间段,环槽(Z-6)与长槽(Z-5)互相交叉,长槽(Z-5)和环槽(Z-6)的宽度和深度包容横梁管(4)上冲出的内凸起部分(X-1)。
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Inventor after: Duan Xiaogang

Inventor after: Zuo Rongzhao

Inventor after: Tang Qijin

Inventor after: Guo Xu

Inventor after: Yu Qi

Inventor after: Li Hepeng

Inventor after: Lin Donghao

Inventor after: Wang Zhen

Inventor after: Wang Zhiqiang

Inventor after: Shi Wei

Inventor after: Zhao Jian

Inventor after: Zhang Lili

Inventor after: Zhang Bin

Inventor after: Wang Qian

Inventor after: Geng Qiuyong

Inventor after: Liu Hongsheng

Inventor after: Chang Le

Inventor after: Wang Yingli

Inventor after: Gao Yang

Inventor after: Zhang Rongchen

Inventor after: Zhu Huifeng

Inventor before: Duan Xiaogang

Inventor before: Wang Shanpeng

Inventor before: Zuo Rongzhao

Inventor before: Tang Qijin

Inventor before: Lv Hai

Inventor before: Miao Chunyan

Inventor before: Guo Xu

Inventor before: Yu Qi

Inventor before: Guo Lijun

Inventor before: Shi Lijuan

Inventor before: Geng Qiuyong

Inventor before: Wang Yingli

Inventor before: Zhang Lili

Inventor before: Zhu Huifeng

Inventor before: Liu Hongsheng

Inventor before: Yin Chunming

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
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CP03 Change of name, title or address

Address after: 072761 pine forest town, Baoding, Hebei, Zhuozhou

Patentee after: LINGYUN INDUSTRIAL Corp.,Ltd.

Address before: 150060 Heilongjiang city of Harbin province Harbin Development Zone haping Road District No. 15 Weihai Road

Patentee before: HARBIN LINGYUN AUTOMOBILE PARTS Co.,Ltd.

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