一種后懸掛固定座的創(chuàng)新工藝設(shè)計(jì)

文/陳萍，姜超，趙志鵬，趙燁·一汽模具制造有限公司

后懸掛固定座是一種形狀非常典型的零件。此件位于車身后部，與輪罩內(nèi)板和輪罩外板匹配焊接。它的主要作用是作為后懸掛總成安裝固定的支撐，承受車身振動(dòng)，傳遞懸掛載荷，同時(shí)加強(qiáng)輪罩總成的強(qiáng)度。后懸掛固定座是車身重要零件，涉及到車身安全和整車性能，因此后懸掛固定座的零件質(zhì)量和尺寸精度非常重要。

產(chǎn)品材料分析

此件是車身加強(qiáng)件，采用高強(qiáng)度鋼板，零件使用材料為L(zhǎng)A260/350，厚度是2.0mm。此種材料是低合金高強(qiáng)鋼，低合金高強(qiáng)鋼是在低碳鋼中，通過(guò)添加單一或復(fù)合微合金元素，比如鈮、鈦、釩等，在金屬組織中形成碳氮化合物粒子析出強(qiáng)化，同時(shí)通過(guò)微合金的細(xì)化晶粒作用，獲得較高強(qiáng)度。

此種鋼板力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度大于260 MPa，抗拉強(qiáng)度大于350MPa，延伸率大于26%。由于此種鋼板屈服強(qiáng)度不高，在拉延過(guò)程中變形容易，同時(shí)延伸率也比較適當(dāng)，因此這種鋼板可用于生產(chǎn)形狀比較復(fù)雜的零件。

產(chǎn)品形狀分析

后懸掛固定座產(chǎn)品形狀及斷面如圖1 所示。此零件有三個(gè)凸包，斷面呈馬鞍形，中間凸包高度55mm，凸包兩側(cè)立壁較陡，拔模角很小，其中左邊立壁B 處拔模角為9°，右邊立壁C 處拔模角為25°。馬鞍形寬度很窄，底面L 約為35mm。兩側(cè)向上拱起的凸包形狀側(cè)壁拔模角也很小，左側(cè)立壁E 處拔模角為25°，右側(cè)立壁F 處拔模角為10°。通過(guò)產(chǎn)品形狀參數(shù)分析，此件中間凸包高且拔模角小，中間凸包兩側(cè)的凹槽既深又窄，材料無(wú)法從外側(cè)進(jìn)入內(nèi)部，因此該件無(wú)法直接拉延成形，必須通過(guò)整形成形。

產(chǎn)品匹配分析

后懸掛固定座在車身上的裝配關(guān)系如圖2 所示。由于輪罩內(nèi)板和輪罩外板厚度都為0.7mm，厚度較薄，零件強(qiáng)度弱，后懸掛固定座作為加強(qiáng)件與輪罩內(nèi)板和輪罩外板搭接，因此焊點(diǎn)較多，凡可見無(wú)形狀的面上都有焊點(diǎn)，要求零件型面上不能有皺，必須平整，以保證形狀服貼，匹配間隙小從而滿足焊接質(zhì)量；法蘭邊夾在輪罩內(nèi)板和輪罩外板之間，要求法蘭邊不能有皺，尺寸精度高，從而滿足與兩個(gè)零件的搭接要求。中間凸起的包上有沖孔，沖孔上有焊接螺母，安裝懸掛使用，因而孔面要求平整，不能有皺，孔尺寸精度要求高。綜上分析，該零件形狀復(fù)雜，匹配搭接面多，型面要求精度高，這些要求都決定此件在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮拉延和整形的量，整形不能多也不能少，整形多了，型面容易起皺，整形少了，型面?zhèn)缺诳赡荛_裂。

圖1 后懸掛固定座產(chǎn)品形狀及斷面

圖2 后懸掛固定座在車身上裝配關(guān)系

原始工藝介紹

此種零件傳統(tǒng)工藝是三次成形，第一次先拉延成形中間的大包，然后二次拉延成形兩邊的小包，同時(shí)收縮中間的大包；第三次側(cè)整形中間的大包，凹槽形狀到位。三次成形后零件的整體形狀到位，工藝過(guò)程如圖3 所示。

圖3 三次成形零件的工藝過(guò)程

此工藝存在的問(wèn)題如下：由于中間凸包高度大且凸包立壁拔模角小，無(wú)法一次拉延成形，因此先拉出一個(gè)大包，在第二次成形時(shí)把大包收縮，由于二次成形時(shí)同時(shí)拉出兩側(cè)的小包，成形小包的料是從兩邊外部進(jìn)入，因此中間大包收縮時(shí)必須把第一序預(yù)留的量用盡，否則在中間凹槽面上留下皺，而此皺在后續(xù)是無(wú)法消除的，該工藝先成外部形狀，再成內(nèi)部形狀，即整形所需料都來(lái)自于零件中間，這就要求必須精確計(jì)算整形量，保證整形后不皺不裂。在實(shí)際模具開發(fā)中，這個(gè)整形量很難掌握，導(dǎo)致零件整形后型面波浪不平，質(zhì)量差。

創(chuàng)新工藝介紹

為解決此工藝帶來(lái)的起皺問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種新的工藝，方案如圖4 所示。此工藝采用上下兩端壓料，兩邊開口的方式，第一次成形中間凸包，由于中間凸包形狀無(wú)法一次到位，第一次成形時(shí)中間凸包立壁拔模角放大，上下處焊點(diǎn)搭接面一次拉延成形，從而能夠保證焊接面平整無(wú)皺。第二次成形側(cè)整形中間凸包立壁，中間立壁成形到位所需的料從外部進(jìn)入，這樣保證中間凸包成形結(jié)束時(shí)不會(huì)有多料起皺；第三次成形完成兩邊凸包，兩側(cè)凸包成形所需的料均來(lái)自于外部，兩側(cè)凸包采用向上整形，屬于少料成形，不會(huì)產(chǎn)生皺。整個(gè)工藝采用的思路是先內(nèi)部成形到位，再外部成形，成形所需材料均從外部進(jìn)入，因此成形結(jié)束后整形部位不會(huì)有多料起皺現(xiàn)象。同時(shí)法蘭邊采用一次拉延成形，未采用翻邊形式，保證了法蘭邊平整，產(chǎn)品質(zhì)量好。

圖4 創(chuàng)新三次成形工藝

圖5 一次成形分析過(guò)程

圖6 Autoform 軟件分析驗(yàn)證

創(chuàng)新工藝分析結(jié)果

通過(guò)使用Autoform 軟件分析驗(yàn)證，整個(gè)成形過(guò)程穩(wěn)定可靠，證實(shí)此工藝可以采納使用。一次成形分析過(guò)程如圖5 所示。

成形分析結(jié)果顯示(圖6)，在拉延和整形過(guò)程中，材料流動(dòng)正常，無(wú)明顯起皺出現(xiàn)，成形過(guò)程良好。同時(shí)成形結(jié)束后減薄數(shù)值均在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，符合分析結(jié)果要求。局部紫色部位，最大增厚不超過(guò)5%，實(shí)物不會(huì)起皺。

全工裝首件出件順利，首件狀態(tài)與模擬結(jié)果基本一致，零件表面無(wú)明顯起皺和開裂現(xiàn)象，首件狀態(tài)符合工藝要求，同時(shí)證明此工藝方案可行。

結(jié)束語(yǔ)

此件型面上有三個(gè)包，形狀具有典型性，車身上類似形狀零件較多，本文介紹了一種新的工藝方案，此工藝方案理論分析和實(shí)物驗(yàn)證均可行，希望能給沖壓同行提供一些借鑒和思考。