底盤油管成形工藝及模具設計

任杰 高田龍

【摘 要】通過分析某轎車底盤油管的試制成形工藝，改進了原加工工藝方案及加工方法，設計制造了具有快換式凸模結構的擴口模，從而減少了模具數量，降低了加工費用。多年的生產實踐證明：該模具結構合理、可靠、工作穩定，能保證制件質量，對相同類型零件的模具設計具有參考作用。

【關鍵詞】底盤油管；成形工藝；模具設計

引言

圖1所示某型轎車上的底盤油管結構簡圖，采用φ5mm×1mm紫銅管T3制成，每種型號車中有該種結構的長度不一管料多根，由于使用功能上的需要，其兩端需成形為雙重翻邊結構，以保證油管間利用自潰螺母鎖緊后能不漏液。

1、試制工藝分析

在該管的生產試制過程中，為節省研制費用，降低工裝系數，決定設計簡單的輔具，采用圖2所示工藝方案，即：下料→校直→擴口→旋壓→擠壓成形。利用普通車床進行加工。

加工時，將下料校直后的管料一端在車床夾頭上夾緊，另一端擴口時利用安裝在車床尾座上的擴口輔具完成，然后采用安裝在車刀架上的旋壓輪，通過手工操作完成旋壓成形，最后使用安裝于尾座上的成形輔具擠壓成形，達到制件要求。

根據上述工作過程可知：整個制件加工主要是依賴手工操作完成，生產效率低，并且加工出來的制件大小不等、長短不一，一致性差，同時工人勞動強度大，難以滿足汽車大批量生產的需要。更為嚴重的是：在制件的最后擠壓成形工序中，大部分制件在成形時出現斷裂。

針對制件出現的斷裂，分析認為：由于底盤油管加工發生的是一種利用機械設備進行的擠壓變形，整個加工實際上是逐步對局部金屬進行的高應力作用下的逐漸塑性成形，制件經過多次冷擠壓成形后，外形在發生變形的同時金屬晶粒也同步變化，同時其內部存在的亞結構進一步得到細化，導致亞晶界增多、位錯密度增加，出現較嚴重的加工硬化，而紫銅T3為高度硬化金屬，材料的高硬化特性使其加工硬化又進一步加劇。

2、工藝方案改進

為滿足零件加工要求，決定改變零件成形方式，設計模具在普通壓力機上加工完成。根據零件特性，工藝方案的制訂必須盡量降低加工過程中零件出現的加工硬化傾向，為此采用加工工藝方案。即：下料—校直—擴口—成形Ⅰ—成形Ⅱ。為完成零件的擴口加工，設計了一套專用模具。通過更換凸模又可完成后續的兩道成形工序，從而使整個零件的加工僅需一套模具及兩種凸模便可完成。

3、模具設計

3.1、模具結構及工作原理

考慮到各種管料長度及形狀的不同，為此，設計如圖4所示橫向擴口模，即零件采用橫向放置及橫向擴口的工作方式。整套模具利用兩個斜楔工作，一個推動夾緊滑塊進行夾緊，另一個推動擴口滑塊進行管料擴口。工作時，模具置于普通壓力機上，隨著壓機滑塊的上升，模具開啟，此時將準備要加工的底盤油管，通過框形擋塊28右端開設的管槽安放于右凹模塊11適當位置，隨著壓機的下降，斜楔5首先與襯板4接觸，推動夾緊滑塊6沿夾緊滑座7導軌移動對管料實施壓緊，與此同時，拉桿2也隨同前行，彈簧3得到壓縮儲存能量；在管料開始夾緊過程中，斜楔21開始與襯板20接觸，推動擴口滑塊22沿擴口滑座24導軌移動，隨著快換擴口凸模23的逐漸前移，管料擴口部位得以成形，同樣，彈簧18也得到壓縮儲存了能量。隨著壓機滑塊的上升，上模與下模逐漸脫離接觸，夾緊滑塊6、擴口滑塊22通過各自拉桿2、19，在壓縮后的彈簧3、18彈力作用下，沿夾緊滑座7、擴口滑座24中的導軌得到恢復。此時，可將完成擴口的管料從襯板27、框形擋塊28中開設的管槽取出。

3.2、設計要點

為承受兩處斜楔相互垂直力的作用，整個框形擋塊28設計成矩形框結構，以便保持較好的強度及剛性。為可靠夾緊管料，保證擴口的順利完成。夾緊滑塊6的夾緊長度要足夠長，保證十倍的管徑長。為調整管料的夾緊力，通過增減夾緊滑塊6與固定塊9之間接縫處的調整墊片8便可實現。左凹模塊10與右凹模塊11既是管料的夾緊件，合緊后又是擴口成形的凹模，因此其與擴口及夾緊斜楔以及快換擴口凸模23材料均選用Cr12MoV制造，并熱處理52～56HRC，為保證表面成形質量，所有與制件接觸的夾角處均倒圓角，表面粗糙度至少達到0.8從而不會將制件外表面劃傷。考慮到由于磨損及加工中的正常磨損等原因，一些易損件需進行更換，為此，設計中充分考慮了模具的制造工藝性及易損件更換、維護的方便性，設置了多處易換的襯板和調整墊。又考慮到該套模具在后續成形加工中能夠借用，擴口滑塊22、快換擴口凸模23之間設計成快換結構，從而在成形加工中只需將快換擴口凸模23更換為圖2所示的快換成形凸模便可完成后續的成形Ⅰ、成形Ⅱ工序加工，后續加工過程與擴口模的工作過程相同，此處不再詳述。

結束語

模具設計制造完成后，經試模順利生產出了滿足圖紙要求的零件，經整車試驗，滿足產品要求。目前，模具使用近三年，生產的零件質量穩定，模具工作良好。由于在模具設計時，根據零件成形的要求，充分考慮了各工序的成形特性，針對性設計了具有快換式凸模結構的模具，使用時只需更換相應的凸模，便可完成其它工序的加工。在零件加工時，可將一批零件加工好一個工序后，然后更換凸模進行下一工序加工，做到一模多用，生產效率得到提高、勞動成本進一步降低，能滿足零件批量生產的需求。

參考文獻：

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（作者單位：精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院）