保險杠工藝性分析及模具設(shè)計

文/王玉梅·泰安航天特種車有限公司

保險杠工藝性分析及模具設(shè)計

文/王玉梅·泰安航天特種車有限公司

隨著汽車工業(yè)和科技的飛速發(fā)展，汽車行業(yè)的競爭日趨激烈，汽車制件的工藝正在向著快速、簡潔、省力的方向發(fā)展，這就需要我們不斷地改進(jìn)制件制作的工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)里和生產(chǎn)效率，簡單來說，就是既要提高汽車質(zhì)里又要降低汽車制作成本，只有這樣才能滿足現(xiàn)如今市場的需求。而汽車保險杠作為汽車一個不可缺少的組成部分也走向了革新的道路。汽車保險杠的主要作用是吸收和減緩?fù)饨鐩_擊力，從而對汽車和人身安全進(jìn)行防護(hù)。現(xiàn)如今大部分的車輛的保險杠除了要有保護(hù)功能外，還要求外觀造型的美觀，保險杠與車體要達(dá)到和諧與統(tǒng)一。我公司生產(chǎn)的自卸車屬于非公路用車，該車的作業(yè)環(huán)境相對惡劣，多為礦區(qū)，所以要求保險杠具有更強的防護(hù)性能以及更高的強度和剛度。為了滿足自卸式汽車的保險杠的要求，同時提高生產(chǎn)效率降低成本，結(jié)合公司的生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文對自卸汽車保險杠的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究分析，得出了一套高效、低成本的保險杠成形工藝。

制件工藝性分析

該保險杠主要形狀尺寸如圖1所示。

原有工藝方案

公司原來采用的工藝方案為：精細(xì)等離子切割下料→簡易模具成形加強筋→折彎成形兩長立邊→簡易模具成形兩短立邊→拼焊搭接邊。該方案完成一個制件的加工需5序，精細(xì)等離子切割機位于下料車間，液壓機、折彎機、焊機位于車身車間，由于工序多，且每序和每序之間存在著輸送，制作出一個保險杠大概需要10個小時。

改進(jìn)后的工藝方案

圖1 保險杠零件圖

在產(chǎn)品試制階段采用原先方案后，決定進(jìn)行改進(jìn)：精細(xì)等離子切割下料→模具成形完成壓筋與折彎→拼焊搭接邊。該方案需要3序完成一個制件的加工，加上工序與工序之間的輸送，制作出一個保險杠大概需要2小時。在人力方面，原方案采用折彎機進(jìn)行折彎時需要3人操作，改進(jìn)后的方案，1人即可完成折彎與壓筋。經(jīng)分析，認(rèn)為改進(jìn)后的方案效率高，符合我公司日益增長的產(chǎn)里需求，所以采用改進(jìn)方案適合我公司現(xiàn)階段的批里生產(chǎn)，該方案已在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用并且取得了較好的效果。

模具成形分析

該保險杠所用材料為0235A鋼板，板厚為2.5±0.19mm，工件的制作需完成折彎壓筋兩個成形工藝。因為該鋼板為軟材料，塑性和韌性好，有一定的伸長率，所以在設(shè)計彎曲模時應(yīng)留有一定的凸凹模間隙。

工件的尺寸全部為自由公差，按IT12級選擇尺寸公差；角度按照GB/T 15055-2007沖壓件未注公差尺寸極限偏差m級，可知：角度為90°±45′；該鋼板的允許最小折彎半徑rmin=0.5t=1.25mm，零件的彎曲半徑r=12.5mm>1.25mm，所以折彎模具成形時圓角處不會彎裂。

計算零件的相對彎曲半徑r1/t=12.5/2.5=5，彎曲變形后角度回彈較小，彎曲半徑變化也不大，所以在凸模上采取補償且取較小的間隙即可達(dá)到要求。

模具設(shè)計涉及到的計算

保險杠展開長度計算

保險杠展開尺寸如圖2所示，經(jīng)計算其長、寬分別為：3102mm、555mm。圖3所示為保險杠的下料圖。

力的計算

經(jīng)計算，校正力為2718.4kN，壓筋力為515.84kN，壓筋折彎力為3234.24kN，根據(jù)以上力的計算選擇設(shè)備HTP27-630四柱液壓機進(jìn)行壓筋折彎。

折彎間隙、模具尺寸及其他參數(shù)計算

經(jīng)計算，折彎間隙為2.84mm，折彎凹模口的尺寸為417.66mm，折彎凸模口的尺寸為417.66mm，彎曲時凹模深度為35mm，橡膠高度為141mm，限位塊高度取88mm。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，上模刃口是折彎工藝的凸模，是壓筋工藝的凹模；下模刃口Ⅰ、Ⅱ是折彎工藝的凹模，凸模是壓筋的凸模，該模具采用導(dǎo)向板進(jìn)行導(dǎo)向。

模具結(jié)構(gòu)要點分析

折彎模具部分

為防止回彈，在上模刃口的左右兩側(cè)留2t作為折彎直邊，從2t點到壓筋模處采用斜邊結(jié)構(gòu)，兩側(cè)1mm高度差斜向上，同理在凸模兩側(cè)2t寬度采用直邊，從2t點到壓筋模處采取斜邊結(jié)構(gòu)，即兩側(cè)1mm斜向上，此凸模是壓筋成形的凸模，對于折彎工藝它的作用是作為頂料板，中間高、兩側(cè)低；上模座兩側(cè)各縮進(jìn)10mm，以防止回彈板料往

圖2 保險杠展開尺寸計算圖

圖3 保險杠下料展開圖

圖4 模具結(jié)構(gòu)圖

圖5 凸模

結(jié)束語

外側(cè)擴。如圖5所示。

間隙在最初設(shè)計時按計算結(jié)果的大值設(shè)計，在調(diào)試模具時可通過在折彎凹模處塞銅皮以達(dá)到調(diào)整折彎模具間隙的目的。

壓筋模具部分

凹模比凸模進(jìn)入的深度深1mm。

本文對自卸車保險杠制作的兩種工藝方案進(jìn)行分析，從而得出使用模具成形可以提高保險杠的生產(chǎn)效率。該模具投入生產(chǎn)以來，已生產(chǎn)出3000件保險杠。通過實際生產(chǎn)證明，采用模具成形出的保險杠符合保險杠的性能指標(biāo)和設(shè)計要求， 保險杠的整體性能得到明顯改善，同時能夠滿足批里生產(chǎn)的要求，降低了操作者的勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。