CN113560827B

CN113560827B - 一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺

Info

Publication number: CN113560827B
Application number: CN202110941579.1A
Authority: CN
Inventors: 林晓文
Original assignee: Zhejiang Shenglin Automobile Parts Co ltd
Current assignee: Zhejiang Shenglin Automobile Parts Co ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2041-08-17
Also published as: CN113560827A

Abstract

本发明公开了一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，从QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板到套管成品件包括以下工艺步骤:选材落料、拉伸成型、整形、修边、翻边、旋切。本发明通过合理地增加拉伸工艺道次，并将再结合精确的计算和反复的实验，最终确定汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，有效地避免了拉裂和压痕等不良产品的出现，减少了常规具有拉裂压痕情况需要对管体内周壁进行修边的工序，并将常规工艺中最后的整形环节转换至拉伸成型步骤之后，预先调节整体半成品尺寸与规格要求，便于后续步骤工艺直接完成，并将套管上开口以旋切工艺整体切除的方式来实现，完全有效避免了现有技术中因冲孔形成上开口需要翻边加剧减薄率变化及材料性能降低的问题。

Description

一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺

技术领域

本发明涉及汽车零件成型工艺技术领域，具体是一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺。

背景技术

当今轿车主机厂对整车减重和提升整车强度的要求越来越高，尤其对轿车底盘零件的要求苛刻，其主要表现在零件料厚减薄、材质强度提升、造型复杂度提升等，其中轿车底盘用套管作为汽车内的一个重要零件，因其零件拉伸高度较高(h＝65～70mm)、材质强度要求也较高(抗拉强度＞540MPa)、材料减薄率要求很低(＜15％)、直径较小(＜75mm)的要求，现有的套管部件大多通过扣合的成型工艺加工或金属管冷镦成型制得，但是扣合的成型工艺制得套管部件，不但强度低、圆柱度差，而且在翻边时扣合件与扣槽容易脱落，报废率高，金属管冷镦成型则因金属管的材料性能限制，在成型法兰翻边时受应力作用易断裂产生报废，故已经不适应现在的汽车生产使用的要求，而采用高强度钢板经过冷冲压拉伸制造该零件也具有较大难度，因为套管零件两端开口，一般采用在闭口端面冲孔的方式来实现开口，而冲孔端部只能再次向外翻边，进而大幅降低了内径整体的同轴度精度，并且减薄率无法达标，并存在着拉伸产生内壁拉裂拉痕、应力作用易裂报废等问题，反而提高了生产成本降低了生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种报废率极低、加工难度低并且生产成本低的汽车底盘用套管的拉伸成型工艺。

为实现上述目的，本发明提供汽车底盘用套管的拉伸成型工艺技术方案为：一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，包括以下工艺步骤：

S1、选材落料：选取QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板来制作拉伸原片，将QSTE420TM钢板剪裁成条状板料，将拉伸原片通过冲裁工艺从条状板料上分离落料；

S2、拉伸成型：将拉伸原片依次安装在三个拉伸模具内进行三次拉伸，冲压拉伸成型出具有圆柱体形凸起的半成品，所述半成品底端具有下开口，端边向外延伸形成法兰边，其中每次拉伸后的圆柱体形凸起向内收缩并增加竖向高度；

S3、整形：对半成品的内外圆端面及法兰边端面进行整形工艺，保证工件的内外圆尺寸公差及法兰边端面的垂直度；

S4、修边：对经整形后的半成品的法兰边进行修边处理，冲裁剪切掉法兰边周围的多余部分，得到具有对称开口的缺口法兰边；

S5、翻边：对经修边的法兰边进行翻边冲压，缺口法兰边形成法兰翻边；

S6、旋切：对半成品工件的圆柱体形凸起顶端部进行旋切切除，工件上端形成上开口，得到上开口、下开口高同轴度且具有法兰翻边的汽车底盘用套管成品件。

作为进一步的方案：所述QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板的厚度设置为1.8～2mm；其中第一次拉伸工序的拉伸系数m1设置为0.55～0.6，凸模圆角半径r1设置为10～12mm，凹模圆角半径R1设置为12～14mm；第二次拉伸工序的拉伸系数m2设置为0.75～0.8，凸模圆角半径r2设置为6～8mm，凹模圆角半径R2设置为10～12mm；第三次拉伸工序的拉伸系数m3设置为0.8～0.85，凸模圆角半径r3设置为3～4mm，凹模圆角半径R3设置为6～8mm。

作为进一步的方案：所述拉伸原片直径φ设为188～192mm，所述第一次拉伸工序的拉伸高度H1设置为48～50mm，第二次拉伸工序的拉伸高度H2设置为9～10mm，第三次拉伸工序的拉伸高度H3设置为9～10mm，最终套管成品件的内圈孔径φ设为70mm，整体高度H设为55～60mm。

作为进一步的方案：所述整形工序采用的凹模圆角半径R4设置为3～4mm。

作为进一步的方案：从QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板到套管成品件采用八个分体模具依次成型，所述八个分体模包括依次顺序设置的冲裁落料模、第一拉伸模、第二拉伸模、第三拉伸模、整形模、修边模、翻边模和旋切模；由冲裁落料模对S1步骤进行操作加工；第一拉伸模进行所述第一次拉伸；第二拉伸模进行所述第二次拉伸；第三拉伸模进行所述第三次拉伸；整形模进行所述整形工序；修边模进行修边工序；翻边模进行翻边工序；旋切模进行旋切出成品。

作为进一步的方案：其中第二次拉伸工序设置第二拉伸模，第三拉伸工序设置第三拉伸模，所述第二拉伸模、第三拉伸模与第二凸模、第三凸模外端分别设有第二压边圈、第三压边圈，所述第二压边圈、第三压边圈与对应凹模对接端分别设有第二拉延凸起、第三拉延凸起，所述拉延凸起与凹模对接端设置拉延圆角，其中第二拉伸模的拉延圆角r5设置为10～12mm，第三拉伸模的拉延圆角r6设置为6～8mm。

作为进一步的方案：所述翻边工艺中翻边凸模对应法兰边设置双边圆角，所述双边圆角R5半径设为4mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过合理地增加拉伸工艺道次，并将再结合精确的计算和反复的实验，最终确定汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，有效地避免了拉裂和压痕等不良产品的出现，减少了常规具有拉裂压痕情况需要对管体内周壁进行修边的工序，并将常规工艺中最后的整形环节转换至拉伸成型步骤之后，预先调节整体半成品尺寸与规格要求，便于后续步骤工艺直接完成，并将套管上开口以旋切工艺整体切除的方式来实现，完全有效避免了现有技术中因冲孔形成上开口需要翻边加剧减薄率变化及材料性能降低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的汽车底盘用套管的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的成型工艺流程示意图。

图3为本发明实施例的第一拉伸模剖面结构示意图。

图4为本发明实施例的第二拉伸模剖面结构示意图。

图5为本发明实施例的第三拉伸模剖面结构示意图。

图6为本发明实施例的整形模剖面结构示意图。

图7为本发明实施例的修边模剖面结构示意图。

图8为本发明实施例的翻边模剖面结构示意图。

图9为本发明实施例的旋切模立体结构示意图。

在图1～图9中：套管1、第一拉伸模2、第三拉伸模3、第二拉伸模4、整形模5、修边模6、翻边模7、旋切模8、套管管体11、法兰翻边12、下开口13、上开口14、冲裁板61。

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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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，。需要说明的是，除非另有说明，本发明专利申请文件中各尺寸值的单位均为毫米(mm)。

参阅图1～9，本发明的实施例：一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，包括以下工艺步骤：

S1、选材落料：选取QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板来制作拉伸原片，其中QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板的厚度设置为1.8～2mm；将QSTE420TM钢板剪裁成条状板料，将拉伸原片通过冲裁工艺从条状板料上分离落料；其中选取QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板是因为该材料在汽车零部件领域广泛应用，材料特性及性能也高度符合套管产品的应用，并且在后续拉伸工艺中也具有较好的延展性能；

S2、拉伸成型：将拉伸原片依次安装在三个拉伸模具内进行三次拉伸，冲压拉伸成型出具有圆柱体形凸起的半成品，所述半成品底端具有下开口，端边向外延伸形成法兰边，其中每次拉伸后的圆柱体形凸起向内收缩并增加竖向高度；其中第一次拉伸工序的拉伸系数m1设置为0.55～0.6，凸模圆角半径r1设置为10～12mm，凹模圆角半径R1设置为12～14mm；第二次拉伸工序的拉伸系数m2设置为0.75～0.8，凸模圆角半径r2设置为6～8mm，凹模圆角半径R2设置为10～12mm；第三次拉伸工序的拉伸系数m3设置为0.8～0.85，凸模圆角半径r3设置为3～4mm，凹模圆角半径R3设置为6～8mm；所述拉伸原片直径φ设为188～192mm，所述第一次拉伸工序的拉伸高度H1设置为48～50mm，第二次拉伸工序的拉伸高度H2设置为9～10mm，第三次拉伸工序的拉伸高度H3设置为9～10mm；其中拉伸成型工艺的拉伸次数及中拉伸系数、凸模圆角半径、凹模圆角半径及对应拉伸高度的参数大小，直接关系整体半成品工件质量，如厂家的减薄率及表面平整度、垂直度、同轴度等技术要求，其中三次拉伸工序设置是基于生产效率及生产质量的最优选择，因在低拉伸系数下以大的圆角半径进行拉伸，整体的减薄率可以得到有效保证，故可以在第一次拉伸工序中设置较大的拉伸高度，为后两次拉伸工艺做好基础准备，而第二及第三拉伸工序则选取较大的拉伸系数及较小的拉伸高度，使得降低了在大拉伸系数下拉伸高度过大而产生减薄率过高的情况，并逐步调节凸模圆角半径及凹模圆角半径参数来调节拉伸质量效果，其中圆柱体形凸起的半成品底端下开口因端边向外延伸具有法兰边，而法兰边后续还需要进行翻边工序，则下开口与法兰边的连接圆角过大则会导致后续翻边工序中应力过大致使产品报废，故在多次拉伸工序中逐步调节对应的凸模圆角半径及凹模圆角半径来适配降低该连接圆角参数，降低应力以供后续工艺应用；

S3、整形：对半成品的内外圆端面及法兰边端面进行整形工艺，所述整形工序采用的凹模圆角半径R4设置为3～4mm，因拉伸成型中凹模圆角半径对于产品的减薄率、表面质量均有一定影响，故无法一次拉伸到位并且在拉伸过程中也存在法兰边不平整的情况，而在整形工序进一步降低凹模圆角半径并结合整体模具设计，以保证工件的内外圆尺寸公差及法兰边端面的垂直度；

S5、翻边：对经修边的法兰边进行翻边冲压，缺口法兰边形成法兰翻边，所述翻边工艺中翻边凸模对应法兰边但设置双边圆角，所述双边圆角R5半径设为4mm；

S6、旋切：对半成品工件的圆柱体形凸起顶端部进行旋切切除，工件上端形成上开口14，得到一个呈双向开口的套管管体11，其中上开口4、下开口13高同轴度且具有法兰翻边12的汽车底盘用套管成品件，其中旋切工序一次对整体顶端进行切除，相较于常规冲孔再翻边工艺方式，整体更为简单并且产品质量更高。

进一步的，因为整体套管需要的壁厚较大，所用材料厚度选用为2mm，故连续模成型不便，故从QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板到套管成品件采用八个分体模具依次成型，所述八个分体模包括依次顺序设置的冲裁落料模、第一拉伸模2、第二拉伸模4、第三拉伸模3、整形模5、修边模6、翻边模7和旋切模8；由冲裁落料模对S1步骤进行操作加工以使从QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板成为直径φ设为188～192mm的拉伸原片；由第一拉伸模2进行所述第一次拉伸；再由第二拉伸模4进行所述第二次拉伸；最后由第三拉伸模3进行所述第三次拉伸获得拉伸成型的半成品；之后再由整形模5进行所述整形工序，在整形模5中设置相同参数的对应的凹模圆角半径R4和凸模圆角半径r3，使得整体半成品进一步限制加工定型参数；经过整形模后，再由修边模6进行修边工序，修边模6上设置冲裁板61以便对半成品的法兰边进行修边裁切；之后再由翻边模7进行翻边工序；最后由旋切模8对半成品的上端部进行旋切切除得出成品。其中第二次拉伸工序设置第二拉伸模，第三拉伸工序设置第三拉伸模，所述第二拉伸模、第三拉伸模与第二凸模、第三凸模外端分别设有第二压边圈、第三压边圈，所述第二压边圈、第三压边圈与对应凹模对接端分别设有第二拉延凸起、第三拉延凸起，所述拉延凸起与凹模对接端设置拉延圆角，其中第二拉伸模的拉延圆角r5设置为10～12mm，第三拉伸模的拉延圆角r6设置为6～8mm，其中拉延圆角与对应凹模圆角端配合限制半成品拉延向内，也随着拉伸工序的进一步而调节拉延圆角尺寸变小以适应工件产品的需求。

进一步的，所述翻边工艺中翻边凸模对应法兰边但设置双边圆角，所述双边圆角半径设为4mm；最终套管成品件的内圈孔径φ设为70mm，整体高度H设为55～60mm。

本实施例中拉伸原片的直径φ设为188mm，拉伸工艺各参数的设置如下表所示：

	拉伸系数	拉伸高度	凸模圆角半径	凹模圆角半径	拉伸后孔径
						第一次拉伸	60％	48	12	14	106.6
第二次拉伸	80％	10	8	12	85
						第三次拉伸	84％	10	4	8	70
整形工序	/	/	4	4	70

本发明的原理是：本发明通过合理地增加拉伸工艺道次，并将再结合精确的计算和反复的实验，因拉伸系数与凸模圆角半径、凹模圆角半径、拉伸高度直接影响，最终确定汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，有效地避免了拉裂和压痕等不良产品的出现，减少了常规具有拉裂压痕情况需要对管体内周壁进行修边的工序，并将常规工艺中最后的整形环节转换至拉伸成型步骤之后，预先调节整体半成品尺寸与规格要求，便于后续步骤工艺直接完成，并将套管上开口以旋切工艺整体切除的方式来实现，完全有效避免了现有技术中因冲孔形成上开口需要翻边加剧减薄率变化及材料性能降低的问题，整体产品的减薄率控制在12～13％之间，结构强度也相比于扣合方式或金属管拉伸方式更佳，通过常规设置的多个步骤的冲压模具在低成本的情况下实现了轿车主机厂的需求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

S6、旋切：对半成品工件的圆柱体形凸起顶端部进行旋切切除，工件上端形成上开口，得到上开口、下开口高同轴度且具有法兰翻边的汽车底盘用套管成品件；

所述QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板的厚度设置为1.8～2mm；其中第一次拉伸工序的拉伸系数m1设置为0.55～0.6，凸模圆角半径r1设置为10～12mm，凹模圆角半径R1设置为12～14mm；第二次拉伸工序的拉伸系数m2设置为0.75～0.8，凸模圆角半径r2设置为6～8mm，凹模圆角半径R2设置为10～12mm；第三次拉伸工序的拉伸系数m3设置为0.8～0.85，凸模圆角半径r3设置为3～4mm，凹模圆角半径R3设置为6～8mm。

2.根据权利要求1所述的一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于：所述拉伸原片直径φ设为188～192mm，所述第一次拉伸工序的拉伸高度H1设置为48～50mm，第二次拉伸工序的拉伸高度H2设置为9～10mm，第三次拉伸工序的拉伸高度H3设置为9～10mm，最终套管成品件的内圈孔径φ设为70mm，整体高度H设为55～60mm。

3.根据权利要求2所述的一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于：所述整形工序采用的凹模圆角半径R4设置为3～4mm。

4.根据权利要求3所述的一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于：从QSTE420TM冷成型热轧汽车结构钢板到套管成品件采用八个分体模具依次成型，所述八个分体模包括依次顺序设置的冲裁落料模、第一拉伸模、第二拉伸模、第三拉伸模、整形模、修边模、翻边模和旋切模；由冲裁落料模对S1步骤进行操作加工；第一拉伸模进行所述第一次拉伸；第二拉伸模进行所述第二次拉伸；第三拉伸模进行所述第三次拉伸；整形模进行所述整形工序；修边模进行修边工序；翻边模进行翻边工序；旋切模进行旋切出成品。

5.根据权利要求4所述的一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于：其中第二次拉伸工序设置第二拉伸模，第三拉伸工序设置第三拉伸模，所述第二拉伸模、第三拉伸模与第二凸模、第三凸模外端分别设有第二压边圈、第三压边圈，所述第二压边圈、第三压边圈与对应凹模对接端分别设有第二拉延凸起、第三拉延凸起，所述拉延凸起与凹模对接端设置拉延圆角，其中第二拉伸模的拉延圆角r5设置为10～12mm，第三拉伸模的拉延圆角r6设置为6～8mm。

6.根据权利要求4所述的一种汽车底盘用套管的拉伸成型工艺，其特征在于：所述翻边工艺中翻边凸模对应法兰边设置双边圆角，所述双边圆角R5半径设为4mm。