CN108787846A - 一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置 - Google Patents

一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，包括底部支撑座，所述底部支撑座的上方设置有零部件加工台、液力成型装置、用于给汽车底盘零部件开孔的液压冲孔装置和用于为液力成型装置加压的加热升压装置，所述液压冲孔装置和加热升压装置均设置在液力成型装置上，所述零部件加工台与底部支撑座之间竖直设置有支架，一方面，保证了空心汽车底盘零部件的成型质量，提高了汽车底盘零部件的生产效率，增强了汽车底盘零部件的机械强度；另一方面，由于该液力成型装置具有良好的灵活性，因此，可用来生产较为复杂的汽车底盘零部件，提高了该高强度汽车底盘零部件的精准成型装置的通用性能，进而促进了液压成型技术的发展。

Description

一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置
技术领域
本发明涉及汽车底盘零部件生产技术领域，具体为一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置。
背景技术
随着社会的不断发展，人们对汽车行业提出了更高的要求，汽车底盘作为支承、安装汽车各部件的总成，要求有良好的强度、刚度和疲劳性能，因而，一直以来汽车底盘类零件的设计首先是满足功能需要，很少作轻量化处理，然而，对于高档汽车，由于客户更加注重于汽车的综合性能，底盘类零件则在一定程度上进行了减重，但汽车发展到今天，人们对于汽车底盘的性能提出了更高的综合要求，采用新型轻质合金材料(如铝合金、镁合金等)、新型构件(如异型管件等)也自然变得越来越迫切。
采用铝合金零件可以大大降低零件的重量，从而实现汽车轻量化，但铝合金的成形性相对钢铁材料较差，这就需要新的成型技术来解决该难题，以便使它能在未来的生产中得到更广泛的应用；对于新型构件，由于在同样的重量情况下空心结构相比实心结构具有刚度好等优点，故汽车底盘零部件如副车架、发动机支架等零件也逐渐采用异型截面管材，但由于这类零件形状比较复杂，采用传统生产工艺很难满足要求。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，结构简单、操作简便，整个自动化的成型过程，保证了汽车底盘零部件的加工成型质量，提高了汽车底盘零部件的生产效率，且能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，包括底部支撑座，所述底部支撑座的上方设置有零部件加工台、液力成型装置、用于给汽车底盘零部件开孔的液压冲孔装置和用于为液力成型装置加压的加热升压装置，所述液压冲孔装置和加热升压装置均设置在液力成型装置上，所述零部件加工台与底部支撑座之间竖直设置有支架。
进一步地，所述液力成型装置包括上成型凸模、空心变径管和固定安装在零部件加工台上方的下成型凹模，所述液压冲孔装置设置在上成型凸模的内部，所述上成型凸模设置在下成型凹模的上方，且上成型凸模与下成型凹模之间构成成型型腔，所述空心变径管设置在成型型腔内，且空心变径管的内部填充有液体介质层，所述液体介质层连接有液体加料装置，空心变径管的两端均填充有水平密封冲头，且所述水平密封冲头远离空心变径管的一端设置有压力加载控制模块。
进一步地，所述空心变径管包括水平成型段和两个水平延伸段，两个所述水平延伸段分别设置在水平成型段的左右两端，且所述水平成型段设在成型型腔内，所述液体介质层设置在水平成型段内，所述水平密封冲头设置在水平延伸段内，水平延伸段与水平成型段之间还设置有加料段，所述加料段与液体加料装置连接，所述加热升压装置设置在液体加料装置内。
进一步地，所述液体加料装置包括进料管和用于给液体介质层提供液体的液体介质存储箱，所述进料管的一端连接有两个分支管，所述分支管远离进料管的一端与加料段连接，进料管的另一端连接有设置在液体介质存储箱内的水泵，且所述加热升压装置设置在进料管的内部，所述水泵的进水管上设置有电磁控制阀。
进一步地，所述加热升压装置包括用于检测液体介质层内温度的温度传感器和用于给液体介质层加热升温的加热器，所述温度传感器、加热器分别与控制器电性连接。
进一步地，所述压力加载控制模块包括压力闭环控制系统和计算机控制系统，所述压力闭环控制系统包括伺服电动缸、压力传感器和上位PLC，所述压力传感器设置在伺服电动缸的内部，且所述上位PLC分别与伺服电动缸、压力传感器电性连接，所述计算机控制系统也与上位PLC电性连接。
进一步地，所述液压冲孔装置包括若干金属冲头和若干用于给金属冲头提供冲压动力的冲孔油缸，所述金属冲头设置在冲孔油缸的下方，且所述冲孔油缸与上成型凸模一体成型。
进一步地，所述金属冲头在对汽车成型零部件进行开孔时，在所述冲孔油缸的作用下，竖直向下运动。
进一步地，所述上位PLC采用的是触摸屏。
进一步地，所述液体介质层为水，也可为油。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过采用液压成型原理设置的液力成型装置，一方面，保证了空心汽车底盘零部件的生产质量，增强了汽车底盘零部件的机械强度；另一方面，由于该液力成型装置具有良好的灵活性，因此，可用来生产较为复杂的汽车底盘零部件，提高了该高强度汽车底盘零部件的精准成型装置的通用性能，进而促进了液压成型技术的发展；
(2)本发明通过采用液体凹模方式设置的液压冲孔装置，可在加工生产汽车底盘零部件的过程中，即实现对汽车底盘零部件的开孔操作，以便后续汽车底盘零部件的走线或固定连接，非常适合复杂形状的汽车底盘零部件的冲孔加工，并可实现一个生产周期内多个孔的同时冲裁，从而大大提高了汽车底盘零部件加工生产的效率，降低了汽车底盘零部件生产所需的成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的压力加载控制模块信号流程图；
图3为本发明的加热升压装置信号流程图；
图4为本发明的液力成型装置成型前的结构示意图；
图5为本发明的液压冲孔装置三种不同工作方式的结构示意图。
图中标号：
1-底部支撑座；2-零部件加工台；3-液力成型装置；4-液压冲孔装置；5-加热升压装置；6-支架；7-液体加料装置；8-压力加载控制模块；
9-压力闭环控制系统；10-计算机控制系统；
301-上成型凸模；302-空心变径管；
3021-水平成型段；3022-水平延伸段；3023-加料段；
303-下成型凹模；304-成型型腔；305-液体介质层；306-水平密封冲头；
401-金属冲头；402-冲孔油缸；
501-温度传感器；502-加热器；
701-进料管；702-液体介质存储箱；703-分支管；704-水泵；705-电磁控制阀；
901-伺服电动缸；902-压力传感器；903-上位PLC。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明提供了一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，包括底部支撑座1，所述底部支撑座1的上方设置有零部件加工台2、液力成型装置3、用于给汽车底盘零部件开孔的液压冲孔装置4和用于为液力成型装置3加压的加热升压装置5，所述液压冲孔装置4和加热升压装置5均设置在液力成型装置3上，所述零部件加工台2与底部支撑座1之间竖直设置有支架6。
所述液力成型装置3包括上成型凸模301、空心变径管302和固定安装在零部件加工台2上方的下成型凹模303，所述液压冲孔装置4设置在上成型凸模301的内部，所述上成型凸模301设置在下成型凹模303的上方，且上成型凸模301与下成型凹模303之间构成成型型腔304，所述空心变径管302设置在成型型腔304内，且空心变径管302的内部填充有液体介质层305，所述液体介质层305连接有液体加料装置7，空心变径管302的两端均填充有水平密封冲头306，且所述水平密封冲头306远离空心变径管302的一端设置有压力加载控制模块8。
该液力成型装置3的工作流程如下：
(1)汽车底盘零部件成型前的填充阶段，将空心变径管302放置在成型型腔内，然后闭合上成型凸模301，通过液体加料装置7，使空心变径管302内充满液体(液体介质层305)，并排除气体，通过水平密封冲头306，实现对空心变径管302两端的密封功效；
(2)汽车底盘零部件的成型阶段，通过加热升压装置5对液体介质层305实现加压胀型，同时，在压力加载控制模块8的作用下，使得水平密封冲头306按照设定的加载曲线(为二维或三维曲线)沿着空心变径管302的轴向方向，向空心变径管302的内部推进补料，在内压和轴向补料的联合作用下，使得空心变径管302基本贴靠着成型型腔304，这时除了过渡区圆角以外的大部分区域已经成型；
(3)汽车底盘零部件的整型阶段，继续提高空心变径管302内的压力，使得过渡区圆角完全贴靠在成型型腔304而成为所需的汽车底盘零部件；
(4)成型后汽车底盘零部件的开孔，在液压冲孔装置4的作用下，实现对成型后的汽车底盘零部件的冲孔功能，以便走线或起到固定连接的作用。
进一步地，所述空心变径管302包括水平成型段3021和两个水平延伸段3022，两个所述水平延伸段3022分别设置在水平成型段3021的左右两端，且所述水平成型段3021设在成型型腔304内，所述液体介质层305设置在水平成型段3021内，所述水平密封冲头306设置在水平延伸段3022内，水平延伸段3022与水平成型段3021之间还设置有加料段3023，所述加料段3023与液体加料装置7连接，所述加热升压装置5设置在液体加料装置7内。
所述液体加料装置7包括进料管701和用于给液体介质层305提供液体的液体介质存储箱702，所述进料管701的一端连接有两个分支管703，所述分支管703远离进料管701的一端穿过零部件加工台2，与加料段3023连接，进料管701的另一端连接有设置在液体介质存储箱702内的水泵704，且所述加热升压装置5设置在进料管701的内部，所述水泵704的进水管上设置有电磁控制阀705。
所述加热升压装置5包括用于检测液体介质层305内温度的温度传感器501和用于给液体介质层305加热升温的加热器502，所述温度传感器501、加热器502分别与控制器电性连接，根据加热可提高液体压力的原理，通过对液体介质层305加热，实现对水平成型段3021加压胀型的功能。
通过温度传感器501实时检测液体介质层305的温度，并将检测的数据传递给控制器，通过控制器与设定温度比较处理后，再将信号反馈给加热器502，控制加热器502对液体介质层305的加热效果。
补充说明的是，水泵704在此的作用，不仅是用于从液体介质存储箱702中将液体输送至水平成型段3021内，还起到了加快液体升温加压的作用，在进行输送液体时，打开电磁控制阀705，将液体介质存储箱702内的液体依次通过进液管701、分支管703输送至水平成型段3021内，当通过水泵704将水平成型段3021内填充满液体(形成液体介质层305)时，关闭电磁控制阀705，但此时的水泵704仍在工作，这时，在水泵704的作用下，可加快水平成型段3021内液体的流动速度，一方面，可使得液体受热均匀、升温效率高，从而提高液体加热加压的效率；另一方面，快速流动的液体也会使得水平成型段3021内的压力增加，进而对液体的加压具有一定的促进作用。
所述压力加载控制模块8包括压力闭环控制系统9和计算机控制系统10，通过压力闭环控制系统9和计算机控制系统10的设置，按照给定的加载曲线精确控制水平密封冲头306对液体介质层305的压力，所述压力闭环控制系统9包括伺服电动缸901、压力传感器902和上位PLC903，上位PLC903采用的是触摸屏，所述压力传感器902设置在伺服电动缸901的内部，且所述上位PLC903分别与伺服电动缸901、压力传感器902电性连接，所述计算机控制系统10也与上位PLC903电性连接，通过计算机控制系统10，实现对上位PLC903的控制功能。
该压力闭环控制系统9的工作原理如下：
在上位PLC903(触摸屏)上输入设定的初始拉压力数值，伺服电动缸901就会输出精度较高的拉压力，由于伺服电动缸901内设置有压力传感器902，通过模拟量信号把伺服电动缸901的输出力反馈给上位PLC903形成一个压力闭环，实时纠正或补偿伺服电动缸901的输出力，从而达到较高的拉压力精度。
进一步解释的是，根据百度百科可知，伺服电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点精确转速控制、精确转数控制、精确扭矩控制转变成精确速度控制、精确位置控制、精确推力控制，实现高精度直线运动系列的全新革命性产品；
计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
整个汽车底盘零部件的加工生产流程是自动化完成的，采用控制器进行控制，保证了加工成型质量，节省了汽车底盘零部件生产所需的劳动力，从而降低了汽车底盘零部件生产的废品率，提高了汽车底盘零部件的生产效率。
所述液压冲孔装置4包括若干金属冲头401和若干用于给金属冲头401提供冲压动力的冲孔油缸402，所述金属冲头401设置在冲孔油缸402的下方，且所述冲孔油缸402与上成型凸模301一体成型，使得在汽车底盘零部件整个液压成型过程中，即可实现对汽车底盘零部件快速冲孔的功能，且非常适合复杂形状的汽车底盘零部件的冲孔，并可实现一个生产周期内多个孔的同时冲裁，相比较传统孔加工方式，该液压冲孔装置所需的冲孔模具及设备数量较少，可显著提高生产效率，降低生产成本。
进一步地，所述金属冲头401在对汽车成型零部件进行开孔时，在所述冲孔油缸402的作用下，竖直向下运动，形成液体凹模的冲孔方式，操作较为方便、可靠，当水平成型段3021完成成型并与成型型腔304贴合以后，在冲孔油缸405作用下，推动金属冲头401竖直向下运动，从而使得水平成型段3021发生断裂、分离，实现冲孔。
如图5所示，补充说明的是，液体凹模是液压冲孔方式中的一种，液压冲孔方式还包括液压折弯方式和液体凸模方式，目前，使用最为广泛的是液体凹模方式，操作较为简便，冲孔质量也较为可靠。
所述液体介质层305为水，也可为油，当使用水作为液体介质层305时，使用的是纯水或在水中添加一定比例的乳化油组成乳化液；当使用油作为液体介质层305时，采用的是液压传动油或机油，具体使用哪种液体介质，根据生产需求决定。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，包括底部支撑座(1)，其特征在于：所述底部支撑座(1)的上方设置有零部件加工台(2)、液力成型装置(3)、用于给汽车底盘零部件开孔的液压冲孔装置(4)和用于为液力成型装置(3)加压的加热升压装置(5)，所述液压冲孔装置(4)和加热升压装置(5)均设置在液力成型装置(3)上，所述零部件加工台(2)与底部支撑座(1)之间竖直设置有支架(6)。
2.根据权利要求1所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述液力成型装置(3)包括上成型凸模(301)、空心变径管(302)和固定安装在零部件加工台(2)上方的下成型凹模(303)，所述液压冲孔装置(4)设置在上成型凸模(301)的内部，所述上成型凸模(301)设置在下成型凹模(303)的上方，且上成型凸模(301)与下成型凹模(303)之间构成成型型腔(304)，所述空心变径管(302)设置在成型型腔(304)内，且空心变径管(302)的内部填充有液体介质层(305)，所述液体介质层(305)连接有液体加料装置(7)，空心变径管(302)的两端均填充有水平密封冲头(306)，且所述水平密封冲头(306)远离空心变径管(302)的一端设置有压力加载控制模块(8)。
3.根据权利要求2所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述空心变径管(302)包括水平成型段(3021)和两个水平延伸段(3022)，两个所述水平延伸段(3022)分别设置在水平成型段(3021)的左右两端，且所述水平成型段(3021)设在成型型腔(304)内，所述液体介质层(305)设置在水平成型段(3021)内，所述水平密封冲头(306)设置在水平延伸段(3022)内，水平延伸段(3022)与水平成型段(3021)之间还设置有加料段(3023)，所述加料段(3023)与液体加料装置(7)连接，所述加热升压装置(5)设置在液体加料装置(7)内。
4.根据权利要求3所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述液体加料装置(7)包括进料管(701)和用于给液体介质层(305)提供液体的液体介质存储箱(702)，所述进料管(701)的一端连接有两个分支管(703)，所述分支管(703)远离进料管(701)的一端与加料段(3023)连接，进料管(701)的另一端连接有设置在液体介质存储箱(702)内的水泵(704)，且所述加热升压装置(5)设置在进料管(701)的内部，所述水泵(704)的进水管上设置有电磁控制阀(705)。
5.根据权利要求4所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述加热升压装置(5)包括用于检测液体介质层(305)内温度的温度传感器(501)和用于给液体介质层(305)加热升温的加热器(502)，所述温度传感器(501)、加热器(502)分别与控制器电性连接。
6.根据权利要求2所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述压力加载控制模块(8)包括压力闭环控制系统(9)和计算机控制系统(10)，所述压力闭环控制系统(9)包括伺服电动缸(901)、压力传感器(902)和上位PLC(903)，所述压力传感器(902)设置在伺服电动缸(901)的内部，且所述上位PLC(903)分别与伺服电动缸(901)、压力传感器(902)电性连接，所述计算机控制系统(10)也与上位PLC(903)电性连接。
7.根据权利要求2所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述液压冲孔装置(4)包括若干金属冲头(401)和若干用于给金属冲头(401)提供冲压动力的冲孔油缸(402)，所述金属冲头(401)设置在冲孔油缸(402)的下方，且所述冲孔油缸(402)与上成型凸模(301)一体成型。
8.根据权利要求7所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述金属冲头(401)在对汽车成型零部件进行开孔时，在所述冲孔油缸(402)的作用下，竖直向下运动。
9.根据权利要求6所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述上位PLC(903)采用的是触摸屏。
10.根据权利要求2所述的一种高强度汽车底盘零部件的精准成型装置，其特征在于：所述液体介质层(305)为水，也可为油。
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