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CN105312372A - 汽车副车架及成形方法 - Google Patents

汽车副车架及成形方法 Download PDF

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CN105312372A
CN105312372A CN201410379760.8A CN201410379760A CN105312372A CN 105312372 A CN105312372 A CN 105312372A CN 201410379760 A CN201410379760 A CN 201410379760A CN 105312372 A CN105312372 A CN 105312372A
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China
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automobile accessory
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accessory frame
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CN201410379760.8A
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Inventor
苏海波
王娜
蒋浩民
陈新平
陈智勇
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SHANGHAI BAOSTEEL NEW TECHNOLOGY PARTS Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI BAOSTEEL NEW TECHNOLOGY PARTS Co Ltd
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Abstract

本发明涉及汽车零部件加工领域,尤其涉及一种副车架及其成形方法。一种汽车副车架由一根单一壁厚的圆柱形管直接成型而成,为一个整体,具体成形方法为,首先选取一等厚圆柱管作为原料,接着对圆管进行弯曲得到弯管;再对弯管预成型,然后对预成型车架管进行液压成形,最终对成形后车架端部进行切割得到所需要的零件。本发明汽车副车架及成形方法利用一根圆管依次进过弯管、预成型、液压成形最终得到所需要的副车架;与传统冲压焊接方式制造的副车架零件相比,具有生产效率高,模具数量少,零件重量轻、强度高,零件综合成本低的优点;在减少了材料成本的同时,实现了对车辆的轻量化需求,提高了产品竞争力。

Description

汽车副车架及成形方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件加工领域,尤其涉及一种副车架及其成形方法。
背景技术
副车架是汽车底盘的主要零件,为发动机提供安装支撑,对整车的舒适性和安全性有重要影响。传统的汽车副车架均采用冲压焊接方式进行生产,即把多个片状的冲压零件经过焊接连接在一起。该方式主要存在生产工序多、零件重量大、零件成本高等缺点。采用传统的冲压焊接方法,一般一个副车架零件通常由十多个冲压件焊接而成,每个冲压零件都需要2~4个不等的工序进行生产。在生产过程中,每个工序都需要利用独立的模具进行冲压,待所有零件全部生产完成后再进行焊接。整个生产过程工序繁多,生产效率低,模具数量多,模具成本高。同时,由于采用冲压-焊接方式,零件与零件间还需要预设用于焊接搭接的区域,不仅浪费材料,而且增加了零件重量。采用焊接方式把多个冲压件连接起来,实际生产过程中不仅效率低,而且为多件连接在一起,生产出的副车架整体强度、刚度及疲劳性能都较差。
由此可以看出,采用传统方法加工的副车架零件,存在诸多不足。因此副车架零件的结构形式,零件加工方法都需要进行改进,以提升零件的经济性和轻量化效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车副车架及成形方法,利用一根圆管依次进过弯管、预成型、液压成形最终得到所需要的副车架,具有生产效率高,模具数量少,零件重量轻、强度高,零件综合成本低的优点,实现了对车辆的轻量化需求。
本发明是这样实现的:一种汽车副车架成形方法,包括以下步骤:
S1:首先选取一根单一壁厚的圆柱形管作为原料;
S2:根据汽车副车架的形状,按照设定的弯曲线在弯管机中利用弯管模具进行弯曲,得到弯管;
S3:对S2得到的弯管进行预成形,将弯管放入到挤压模具内进行挤压,利用预成形压机,上模下行与弯管接触,利用上模的挤压,把弯管挤压到下模型腔中,得到预成型车架管;
S4:对预成形后的预成型车架管进行液压成形,即把预成型车架管放入液压成形模具,往预成型车架管内通入高压的液体,同时管子的两端利用密封冲头进行密封,在成形过程中,密封冲头沿管端轴线向内推进,进行补料,防止在成形过程中管端开裂,使预成型车架管在高压液体的作用下胀形到所需的车架初材;
S5:对液压成形后的车架初材端部进行切割,得到最终所需要的汽车副车架。
所述步骤S5之后还包括对最终的到的零件进行清洗,表面涂油防锈处理的步骤。
所述步骤S4中,整个液压成形过程分为3个阶段,分别为密封阶段,成形阶段和整形阶段;第一阶段为密封阶段,在密封阶段管子还没有发生变形;第二阶段为成形,此阶段中管子除较小的圆角外,其余所有区域在液体压力的作用下发生变形;第三阶段为整形,此阶段利用液体高压对零件的圆角进行胀形。
当步骤S1中圆柱形管的垂直于管轴线的截面周长为L时,步骤S4中液压成形的最大膨胀量不超过30%,即最终汽车副车架轴线上各个截面的最大周长不超过1.3L。
所述步骤S4中,在液压成形过程中同步冲出装配孔。
所述步骤S5中,切割采用激光切割或机械切割。
所述步骤S5中,在切割时同步冲出工艺孔。
该汽车副车架由一根单一壁厚的圆柱形管直接成型而成,为一个整体。
本发明汽车副车架及成形方法利用一根圆管依次进过弯管、预成型、液压成形最终得到所需要的副车架;与传统冲压焊接方式制造的副车架零件相比,具有生产效率高,模具数量少,零件重量轻、强度高,零件综合成本低的优点;在减少了材料成本的同时,实现了对车辆的轻量化需求,提高了产品竞争力。
附图说明
图1为本发明中选取的单一壁厚的圆柱形管结构示意图;
图2为本发明中弯曲得到的弯管示意图;
图3为本发明中预成型得到的预成型车架管示意图;
图4为本发明中液压成形后得到的零件示意图;
图5为压力和位移曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明表述的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种汽车副车架由一根单一壁厚的圆柱形管直接成型而成,为一个整体,其具体的成形方法,包括以下步骤:
S1:首先选取一根如图1所示的单一壁厚的圆柱形管作为原料;该圆柱形管的长度为待加工汽车副车架轴线长度,增加一定的切割余量,该切割余量为100~150mm;
S2:根据汽车副车架的形状,按照设定的弯曲线在弯管机中利用弯管模具进行弯曲,得到如图2所示的弯管;弯管是采用弯管设备,按照设定的弯曲线,对直管进行弯曲的一种加工过程,最好一个零件上的所有弯角都采用同样的弯曲半径;
S3:对S2得到的弯管进行预成形,将弯管放入到挤压模具内进行挤压,利用预成形压机,上模下行与弯管接触,利用上模的挤压,把弯管挤压到下模型腔中,得到如图3所示的预成型车架管;预成形过程中,要考虑到预成形后零件的回弹,在预成形模具设计中预留一定回弹补偿量,防止预成形后的零件放不进液压成形模具型腔;
S4:对预成形后的预成型车架管进行液压成形,即把预成型车架管放入液压成形模具,往预成型车架管内通入高压的液体,同时管子的两端利用密封冲头进行密封,在成形过程中,密封冲头沿管端轴线向内推进,进行补料,防止在成形过程中管端开裂,使预成型车架管在高压液体的作用下胀形到所需的如图4所示的车架初材;在本发明中,为了保证装配孔的尺寸精度和位置精度,在液压成形过程中同步冲出装配孔,以确保后续总成零件的焊接精度和质量。
液压成形过程中,首先往管内充满液体,排出管内的空气,同时密封冲头向前推进,防止管内液体泄漏,然后,逐渐增大管内液体压力,至管开始发生塑性变形。此过程中密封冲头配合管内液体压力的升高而向前推进,防止液体泄漏无法建立压力。此过程加压和推进补料按照如图5所示的压力-位移的加载曲线进行,防止推进过快导致零件起皱,也要防止推进不足在胀形过程中出现开裂。
S5:对液压成形后的车架初材端部进行切割,得到最终所需要的汽车副车架,在本实施例中,切割采用激光切割或机械切割;对于零件上的后工序中的一些工艺孔,如电泳油漆孔、用作连接的过孔,这些孔的精度和位置要求公差较大,在液压成形后采用其他方式进行切割。
S6:对最终的到的零件进行清洗,表面涂油防锈处理的步骤。
在本实施例中,对于液压成形副车架零件,由于在液压成形过程中,受内部高压液体的作用,管与液压成形模具间会产生很大的摩擦力,通过两端密封冲头的推进补料,管端部的材料只能流动到离端部较近的区域,难以流动到较远的位置,因此,液压成形副车架零件时,零件沿轴线各截面的最大胀形量应位于零件两端,并且该最大胀形量当步骤S1中圆柱形管的垂直于管轴线的截面周长为L时,步骤S4中液压成形的最大膨胀量不超过30%,即最终汽车副车架轴线上各个截面的最大周长不超过1.3L。
液压成形是在液压成形机上进行的,把预成形后的预成型车架管放入安装在液压成形机上的液压成形模具中,按照图5设定的压力和位移曲线,利用液压成形模具对管子进行成形。整个液压成形过程可以分为3个阶段,分别为密封阶段,成形阶段和整形阶段。在密封阶段,密封冲头向前推进S0距离,此时管内液体压力由0MPa增加至P0,此阶段管子还没有发生变形;第二阶段为成形,管端密封冲头由S0前进至S1,管内液体压力由P0升至P1,此阶段中管子除较小的圆角外,其余所有区域在液体压力的作用下发生变形;第三阶段为整形,管内液体压力持续增加,压力由P1升至P2,管端密封冲头前进较小距离,防止管端密封失效,此阶段主要是利用液体高压对零件的圆角进行胀形。
与传统加工方式相比,本发明的成形方法生产效率更高;
传统冲压焊接 本发明成形方法
零件数量 10~20个零件 1个零件
零件重量 重量重 重量减轻20~30%
模具数量 至少20套模具 3套模具
生产效率
焊接 需要焊接 不需要焊接
零件成本
零件强度

Claims (8)

1.一种汽车副车架成形方法,其特征是,包括以下步骤:
S1:首先选取一根单一壁厚的圆柱形管作为原料;
S2:根据汽车副车架的形状,按照设定的弯曲线在弯管机中利用弯管模具进行弯曲,得到弯管;
S3:对S2得到的弯管进行预成形,将弯管放入到挤压模具内进行挤压,利用预成形压机,上模下行与弯管接触,利用上模的挤压,把弯管挤压到下模型腔中,得到预成型车架管;
S4:对预成形后的预成型车架管进行液压成形,即把预成型车架管放入液压成形模具,往预成型车架管内通入高压的液体,同时管子的两端利用密封冲头进行密封,在成形过程中,密封冲头沿管端轴线向内推进,进行补料,防止在成形过程中管端开裂,使预成型车架管在高压液体的作用下胀形到所需的车架初材;
S5:对液压成形后的车架初材端部进行切割,得到最终所需要的汽车副车架。
2.如权利要求1所述的汽车副车架成形方法,其特征是:所述步骤S5之后还包括对最终的到的零件进行清洗,表面涂油防锈处理的步骤。
3.如权利要求1所述的汽车副车架成形方法,其特征是:所述步骤S4中,整个液压成形过程分为3个阶段,分别为密封阶段,成形阶段和整形阶段;第一阶段为密封阶段,在密封阶段管子还没有发生变形;第二阶段为成形,此阶段中管子除较小的圆角外,其余所有区域在液体压力的作用下发生变形;第三阶段为整形,此阶段利用液体高压对零件的圆角进行胀形。
4.如权利要求1~3中任意一权利要求所述的汽车副车架成形方法,其特征是:当步骤S1中圆柱形管的垂直于管轴线的截面周长为L时,步骤S4中液压成形的最大膨胀量不超过30%,即最终汽车副车架轴线上各个截面的最大周长不超过1.3L。
5.如权利要求4所述的汽车副车架成形方法,其特征是:所述步骤S4中,在液压成形过程中同步冲出装配孔。
6.如权利要求4所述的汽车副车架成形方法,其特征是:所述步骤S5中,切割采用激光切割或机械切割。
7.如权利要求4所述的汽车副车架成形方法,其特征是:所述步骤S5中,在切割时同步冲出工艺孔。
8.一种汽车副车架,其特征是:该汽车副车架由一根单一壁厚的圆柱形管直接成型而成,为一个整体。
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