CN114657494A - 一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺 - Google Patents

一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，具体涉及一体化前伸梁加工技术领域，本发明通过采用一体化前伸梁的铸造，且在铸造过程中通过添加混合纤维来增强整体前伸梁的强度和韧性，使得使用寿命较长，省去了组装工序，避免了分段加工过程中产生的装配误差，且在一定程度上解决了缩孔缺陷，提高了产品质量，同时将前伸梁加工面分为四个不同角度的工作面来进行二次加工，确保了前伸梁全部工艺加工，且废品率较低，最后对得到的一体化前伸梁进行三次喷涂和两次分散混合纤维的叠加操作，使得最后得到的一体化前伸梁不仅耐磨性得到了保证，而且混合纤维的分散和多次叠加大大提高了一体化前伸梁的强度，使其不易受到外力损坏。

Description

一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺
技术领域
本发明涉及一体化前伸梁加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺。
背景技术
车架是跨接在汽车前后车桥上的框架式结构，是汽车的基体，一般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上，车架必须具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击，在车架前端，左右主梁一般直接由横梁连接成一体，保险杠、驾驶室前悬置、举升油缸、转向机和悬架大多需要通过各自的过渡支架安装在左、右主梁上，使得车架前端零部件数目繁多且由于空间不足导致部分零部件布置困难甚至无法安装，数目繁多的零部件使得整车的成本大大增加且生产线装配劳动强度极高。
为解决该问题，汽车厂家设计开发了汽车前伸梁，作为车架的外伸梁，用于连接多个总成，由于其结构复杂，各个部件的连接也较为麻烦，同时由于分段加工容易出现装配误差，而且容易受到外力作用损坏，使得使用寿命较低，现有技术中没有针对于此的加工工艺，使得在加工过程中需要多次试制来对模型进行改进，不仅耗费了大量时间，也造成了材料的浪费，而且在铸造过程中容易出现缩孔缺陷，导致不良品增多，并且由于前伸梁的形状不够规则，所以在进行表面处理的过程中也没有相关的处理方法，使得加工效率较低，而且直接采用钢水浇筑的方式进行加工，加工质量也不能够得到保障，且浇筑后的成品表面耐磨性也难以保证，容易受到外力作用发生损坏，因此，研究一种新的一体化汽车前伸梁精密加工工艺来解决上述问题具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，本发明所要解决的技术问题是：由于前伸梁结构复杂，各个部件的连接也较为麻烦，同时由于分段加工容易出现装配误差，而且容易受到外力作用损坏，使得使用寿命较低，现有技术中没有针对于此的加工工艺，使得在加工过程中需要多次试制来对模型进行改进，不仅耗费了大量时间，也造成了材料的浪费，而且在铸造过程中容易出现缩孔缺陷，导致不良品增多，并且由于前伸梁的形状不够规则，所以在进行表面处理的过程中也没有相关的处理方法，使得加工效率较低，而且直接采用钢水浇筑的方式进行加工，加工质量也不能够得到保障，且浇筑后的成品表面耐磨性也难以保证，容易受到外力作用发生损坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，包括以下步骤：
S1、利用计算机数值模拟技术查看钢水浇筑后的凝固顺序和凝固位置，并在最后凝固的孤立热节部位内侧增加冷铁来改进铸造模型，得到最佳的铸造模型。
S2、将氧化铝短纤维采用液体纤维粉碎装置进行粉碎，去除非纤维化杂质后得到氧化铝短纤维，将金属丝材进行多次多股拉拔和热处理得到金属纤维丝，并将得到的氧化铝短纤维、金属纤维丝与耐高温陶瓷纤维按照1:1:1的比例进行混合处理后得到混合纤维。
S3、将得到的混合纤维平均分成两部分，一部分待用，并将其中另一部分混合纤维倒入符合铸造要求的钢水溶液中进行分散混匀，然后倒入准备好的铸造模型中，使钢水和混合纤维在铸造模型中成型，得到一体化汽车前伸梁坯体。
S4、按照比例分别在混合设备中倒入镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末，混合均匀后得到涂料A，将固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺进行均匀混合后得到涂料B，待用。
S5、将得到的一体化汽车前伸梁坯体加工面分为0°工作面、90°工作面、180°工作面与270°工作面来进行二次加工，根据加工工作面和前伸梁形状分别进行夹具的设计，装夹完成后等待加工。
S6、首先使用卧式加工中心部分平面铣及钻孔，然后使用立式四轴加工中心进行平面铣，之后使用钻床钻取中心孔，再使用钻床钻部分孔及攻螺纹，最后使用磨床针对成品加工残留的部分毛刺进行打磨加工，进行清理后得到处理后的一体化前伸梁主体。
S7、使用涂料A通过等离子喷涂技术对零部件表面进行一次喷涂处理，喷涂处理后在涂层干燥之前将剩余的1/2混合纤维均匀的分散在涂层表面，并使用同样的方式进行第二次喷涂处理。
S8、在涂层干燥之前再次将剩下的混合纤维均匀的分散在二次涂层表面，使用涂料B通过高压喷涂技术对零部件表面进行三次喷涂，最后利用感应加热对涂层进行感应重熔，得到具有高耐磨性的一体化前伸梁主体。
作为本发明的进一步方案：所述改进铸造模型的具体步骤为：首先利用制图软件根据设计部门提供的一体化汽车前伸梁的设计图纸建立模拟铸造模型，然后将其导出后导入铸造模拟软件，并根据实际设计的一体化汽车前伸梁的加工工艺和产品材料将生产数据录入铸造模拟软件中，运用大数据分析控制铸造模拟软件模拟接近实际工况的三维动画演示进行模拟浇筑，并模拟铸件冷却过程，查看结果是否存在缩松和缩孔的潜在风险，改进铸造模型，并在最后凝固的孤立节点部位或缩孔位置内侧增加冷铁后进行再次模拟浇筑，如此循环，直到缩孔缺陷不在出现，再次循环三次，均无缩孔缺陷时即可，根据得到的最佳铸造模型进行模型的制作，得到铸造模型。
作为本发明的进一步方案：所述钢铁材料中各组分的质量百分比含量为：C1.3，Ag0.03，Ni1，Cr130，Al0.1，Mo0.1，Cu2，Mn0.6，余量为Fe及不可以避免的杂质。
作为本发明的进一步方案：所述钢水熔炼的过程中，钢水熔炼的温度为1538-1780℃。
作为本发明的进一步方案：所述在钢水浇筑的过程中，在将混合纤维倒入钢水溶液之前，使用铸造过滤网将钢水中含有的残渣过滤掉。
作为本发明的进一步方案：所述钢水浇筑的温度为1360-1450℃。
作为本发明的进一步方案：所述耐磨涂层的厚度为1-1.5mm。
作为本发明的进一步方案：所述镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末的比例为：4:10:1:2:5:3，所述固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺的比例为：12:7:35:8:6。
作为本发明的进一步方案：所述制图软件为CAD、CATIA、SolidWorks和UG三维软件其中的一种，在对模拟凝固模型导出的过程中以parasolid格式导出，所述铸造模拟软件为CAE软件或AnyCasting模拟软件其中的一种。
本发明的有益效果在于：本发明通过采用一体化前伸梁的铸造，且在铸造过程中通过添加混合纤维来增强整体前伸梁的强度和韧性，使得使用寿命较长，同时一体化铸造省去了组装工序，避免了分段加工过程中产生的装配误差，使得产品精度得以提高，并为了降低前伸梁生产时产生的缩孔缺陷，利用计算机数值模拟技术查看钢水浇筑后的凝固顺序和凝固位置，并在最后凝固的孤立热节部位内侧增加冷铁，在一定程度上解决了缩孔缺陷，不仅大大缩短了试制周期，而且减少因铸件报废造成的损失，提高了产品质量，同时将前伸梁加工面分为四个不同角度的工作面来进行二次加工，并通过卧式加工中心部分平面铣及钻孔、立式四轴加工中心平面铣、钻床钻中心孔和钻床钻部分孔及攻螺纹，确保了前伸梁全部工艺加工，且加工的一体化前伸梁废品率较低，加工质量较高，最后对得到的一体化前伸梁进行三次喷涂和两次分散混合纤维的叠加操作，使得最后得到的一体化前伸梁不仅耐磨性得到了保证，而且混合纤维的分散和多次叠加大大提高了一体化前伸梁的强度，使其不易受到外力损坏。
附图说明
图1为本发明生产工艺的流程示意图；
图2为本发明涂料制备的流程示意图。
具体实施方式
下面将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1-2所示，一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，包括以下步骤：
S1、利用计算机数值模拟技术查看钢水浇筑后的凝固顺序和凝固位置，并在最后凝固的孤立热节部位内侧增加冷铁来改进铸造模型，得到最佳的铸造模型。
S2、将氧化铝短纤维采用液体纤维粉碎装置进行粉碎，去除非纤维化杂质后得到氧化铝短纤维，将金属丝材进行多次多股拉拔和热处理得到金属纤维丝，并将得到的氧化铝短纤维、金属纤维丝与耐高温陶瓷纤维按照1:1:1的比例进行混合处理后得到混合纤维。
S3、将得到的混合纤维平均分成两部分，一部分待用，并将其中另一部分混合纤维倒入符合铸造要求的钢水溶液中进行分散混匀，然后倒入准备好的铸造模型中，使钢水和混合纤维在铸造模型中成型，得到一体化汽车前伸梁坯体。
S4、按照比例分别在混合设备中倒入镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末，混合均匀后得到涂料A，将固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺进行均匀混合后得到涂料B，待用。
S5、将得到的一体化汽车前伸梁坯体加工面分为0°工作面、90°工作面、180°工作面与270°工作面来进行二次加工，根据加工工作面和前伸梁形状分别进行夹具的设计，装夹完成后等待加工。
S6、首先使用卧式加工中心部分平面铣及钻孔，然后使用立式四轴加工中心进行平面铣，之后使用钻床钻取中心孔，再使用钻床钻部分孔及攻螺纹，最后使用磨床针对成品加工残留的部分毛刺进行打磨加工，进行清理后得到处理后的一体化前伸梁主体。
S7、使用涂料A通过等离子喷涂技术对零部件表面进行一次喷涂处理，喷涂处理后在涂层干燥之前将剩余的1/2混合纤维均匀的分散在涂层表面，并使用同样的方式进行第二次喷涂处理。
S8、在涂层干燥之前再次将剩下的混合纤维均匀的分散在二次涂层表面，使用涂料B通过高压喷涂技术对零部件表面进行三次喷涂，最后利用感应加热对涂层进行感应重熔，得到具有高耐磨性的一体化前伸梁主体，通过进行感应重熔，从而可以提高涂层的均匀性和致密性，降低涂层表面的粗糙度并在一定程度上进一步的提高涂层的耐磨性。
改进铸造模型的具体步骤为：首先利用制图软件根据设计部门提供的一体化汽车前伸梁的设计图纸建立模拟铸造模型，然后将其导出后导入铸造模拟软件，并根据实际设计的一体化汽车前伸梁的加工工艺和产品材料将生产数据录入铸造模拟软件中，运用大数据分析控制铸造模拟软件模拟接近实际工况的三维动画演示进行模拟浇筑，并模拟铸件冷却过程，查看结果是否存在缩松和缩孔的潜在风险，改进铸造模型，并在最后凝固的孤立节点部位或缩孔位置内侧增加冷铁后进行再次模拟浇筑，如此循环，直到缩孔缺陷不在出现，再次循环三次，均无缩孔缺陷时即可，根据得到的最佳铸造模型进行模型的制作，得到铸造模型。
钢铁材料中各组分的质量百分比含量为：C1.3，Ag0.03，Ni 1，Cr130，Al0.1，Mo0.1，Cu2，Mn0.6，余量为Fe及不可以避免的杂质。
钢水熔炼的过程中，钢水熔炼的温度为1538-1780℃。
在钢水浇筑的过程中，在将混合纤维倒入钢水溶液之前，使用铸造过滤网将钢水中含有的残渣过滤掉。
钢水浇筑的温度为1360-1450℃。
耐磨涂层的厚度为1-1.5mm。
镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末的比例为：4:10:1:2:5:3，固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺的比例为：12:7:35:8:6。
制图软件为CAD、CATIA、SolidWorks和UG三维软件其中的一种，在对模拟凝固模型导出的过程中以parasolid格式导出，铸造模拟软件为CAE软件或AnyCasting模拟软件其中的一种。
本发明通过采用一体化前伸梁的铸造，且在铸造过程中通过添加混合纤维来增强整体前伸梁的强度和韧性，使得使用寿命较长，同时一体化铸造省去了组装工序，避免了分段加工过程中产生的装配误差，使得产品精度得以提高，并为了降低前伸梁生产时产生的缩孔缺陷，利用计算机数值模拟技术查看钢水浇筑后的凝固顺序和凝固位置，并在最后凝固的孤立热节部位内侧增加冷铁，在一定程度上解决了缩孔缺陷，不仅大大缩短了试制周期，而且减少因铸件报废造成的损失，提高了产品质量，同时将前伸梁加工面分为四个不同角度的工作面来进行二次加工，并通过卧式加工中心部分平面铣及钻孔、立式四轴加工中心平面铣、钻床钻中心孔和钻床钻部分孔及攻螺纹，确保了前伸梁全部工艺加工，且加工的一体化前伸梁废品率较低，加工质量较高，最后对得到的一体化前伸梁进行三次喷涂和两次分散混合纤维的叠加操作，使得最后得到的一体化前伸梁不仅耐磨性得到了保证，而且混合纤维的分散和多次叠加大大提高了一体化前伸梁的强度，使其不易受到外力损坏，最后通过进行感应重熔，从而可以提高涂层的均匀性和致密性，降低涂层表面的粗糙度并在一定程度上进一步的提高涂层的耐磨性。
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用计算机数值模拟技术查看钢水浇筑后的凝固顺序和凝固位置，并在最后凝固的孤立热节部位内侧增加冷铁来改进铸造模型，得到最佳的铸造模型；
S2、将氧化铝短纤维采用液体纤维粉碎装置进行粉碎，去除非纤维化杂质后得到氧化铝短纤维，将金属丝材进行多次多股拉拔和热处理得到金属纤维丝，并将得到的氧化铝短纤维、金属纤维丝与耐高温陶瓷纤维按照1:1:1的比例进行混合处理后得到混合纤维；
S3、将得到的混合纤维平均分成两部分，一部分待用，并将其中另一部分混合纤维倒入符合铸造要求的钢水溶液中进行分散混匀，然后倒入准备好的铸造模型中，使钢水和混合纤维在铸造模型中成型，得到一体化汽车前伸梁坯体；
S4、按照比例分别在混合设备中倒入镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末，混合均匀后得到涂料A，将固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺进行均匀混合后得到涂料B，待用；
S5、将得到的一体化汽车前伸梁坯体加工面分为0°工作面、90°工作面、180°工作面与270°工作面来进行二次加工，根据加工工作面和前伸梁形状分别进行夹具的设计，装夹完成后等待加工；
S6、首先使用卧式加工中心部分平面铣及钻孔，然后使用立式四轴加工中心进行平面铣，之后使用钻床钻取中心孔，再使用钻床钻部分孔及攻螺纹，最后使用磨床针对成品加工残留的部分毛刺进行打磨加工，进行清理后得到处理后的一体化前伸梁主体；
S7、使用涂料A通过等离子喷涂技术对零部件表面进行一次喷涂处理，喷涂处理后在涂层干燥之前将剩余的1/2混合纤维均匀的分散在涂层表面，并使用同样的方式进行第二次喷涂处理；
S8、在涂层干燥之前再次将剩下的混合纤维均匀的分散在二次涂层表面，使用涂料B通过高压喷涂技术对零部件表面进行三次喷涂，最后利用感应加热对涂层进行感应重熔，得到具有高耐磨性的一体化前伸梁主体。
2.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述改进铸造模型的具体步骤为：首先利用制图软件根据设计部门提供的一体化汽车前伸梁的设计图纸建立模拟铸造模型，然后将其导出后导入铸造模拟软件，并根据实际设计的一体化汽车前伸梁的加工工艺和产品材料将生产数据录入铸造模拟软件中，运用大数据分析控制铸造模拟软件模拟接近实际工况的三维动画演示进行模拟浇筑，并模拟铸件冷却过程，查看结果是否存在缩松和缩孔的潜在风险，改进铸造模型，并在最后凝固的孤立节点部位或缩孔位置内侧增加冷铁后进行再次模拟浇筑，如此循环，直到缩孔缺陷不在出现，再次循环三次，均无缩孔缺陷时即可，根据得到的最佳铸造模型进行模型的制作，得到铸造模型。
3.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述钢铁材料中各组分的质量百分比含量为：C1.3，Ag0.03，Ni1，Cr130，Al0.1，Mo0.1，Cu2，Mn0.6，余量为Fe及不可以避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述钢水熔炼的过程中，钢水熔炼的温度为1538-1780℃。
5.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述在钢水浇筑的过程中，在将混合纤维倒入钢水溶液之前，使用铸造过滤网将钢水中含有的残渣过滤掉。
6.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述钢水浇筑的温度为1360-1450℃。
7.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述耐磨涂层的厚度为1-1.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述镍、铬、钛、钴、石墨粉末和陶瓷粉末的比例为：4:10:1:2:5:3，所述固体润滑剂、表面活性剂、碳粉、聚四氟乙烯和二甲基乙酰胺的比例为：12:7:35:8:6。
9.根据权利要求2所述的一种一体化汽车前伸梁精密加工工艺，其特征在于：所述制图软件为CAD、CATIA、SolidWorks和UG三维软件其中的一种，在对模拟凝固模型导出的过程中以parasolid格式导出，所述铸造模拟软件为CAE软件或AnyCasting模拟软件其中的一种。
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