車架橫梁沖壓工藝的開發及可行性分析

袁雪松

摘 要：汽車車架上橫梁數量較多，形狀類似的橫梁可以采用相同的工藝流程進行生產加工，以車架橫梁為研究對象，對橫梁沖壓的工藝特點進行分析，確定橫梁的沖壓工藝方案為落料沖孔、拉延、切邊、翻邊整形等四道工序，同時采用鈑金分析軟件Autoform4.5對橫梁進行可行性分析，并對沖壓成型后的回彈進行了詳細的分析，通過研究表明橫梁的沖壓成型工藝方案可以較大程度上縮短模具開發的周期及模擬可行性分析。

關鍵詞：車架橫梁；沖壓成型；軟件可行性分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.051

隨著科技的發展和汽車行業的競爭趨勢日益激烈，面對高質量、高效率、低成本的企業生存壓力，以及當前高速發展的工業4.0，智能制造的趨勢，傳統的汽車行業，由于產品結構和投資回報等因素的限制，汽車的車架橫梁等零件采用人工生產的方式已很難滿足目前市場的需求，因此當前急需探究沖壓自動化、智能化的生產方式，機器人作為當代工業先進智造的代表，具有良好的靈活性、自主性、多軸聯動性以及多個關節操作機械手的一種現代化的制造業自動化裝置，同時能滿足小批量、多品種以及產品生命周期短和更新換代快的特點，對于改變傳統生產方式、提高產品質量、提升生產效率等方面起到極大的推動作用。

1 車架橫梁的概況

車架的橫梁是汽車底盤重要的組成部分，它在整車上所承載的力是非常復雜的，發動機的扭矩通過車橋，發動機支撐等零部件最終傳遞至車架上，同時汽車的載重也是通過板簧傳遞至車架上，而這些載荷都與路況關系較大，這就對車橫梁的強度和剛度提出了較高的要求，因此橫梁的工藝選擇非常的關鍵。

2 橫梁沖壓工藝的選擇

汽車橫梁一般都是采用沖壓的加工方法進行生產，選擇合理的沖壓工藝流程是汽車橫梁質量的重要保證，不同服役條件的橫梁，其結構形式變化較大，目前汽車車架上使用的橫梁通常以槽型式和鱷魚口式橫梁較多，這是因為槽型橫梁彎曲剛度和強度大且制造方便；鱷魚口式橫梁具有較大的鏈接寬度且截面高度較低，具有可讓開下部空間的優點。

選擇沖壓工藝時，要根據設備、橫梁的材料和結構、安全操作要求和工人的操作習慣等條件來綜合考慮工藝和評估工藝的可行性要求，汽車橫梁的材料一般常用的為長度：600-850mm，厚度：4.0-8.0mm，材料：16Mnl、O9SLVL、16MnRel、B440L、WL440、P44OL、P37OL、SAPH37O、SAPH440、SS4OO、SP52、T52、WL590等，在滿足使用條件的情況下，盡量采用成型性能較好的鋼板，如：O9SLVL、SAPH37O等；在進行橫梁沖壓工藝設計設計時，需重點關注裝配基準及零件的成型性能，根據以上特點分析確定橫梁的工藝流程為落料沖孔、拉延、切邊、翻邊整形等四道工序。

3 橫梁全工序沖壓成型過程及可行性分析

3.1 落料沖孔

由于汽車橫梁的材料較厚、毛坯尺寸較大，質量一般在10KG以上，因此毛坯必須采用片料方式、沖裁時盡量采用波浪刃口，以降低振動和噪音；在Autoform分析中沒有模擬落料沖孔的工序，只需將裁剪后的板材放在拉延工序模型中即可分析。

3.2 拉延

根據零件的形狀及要求可采用封閉式拉延或成雙拉延，有利于工藝的補充添加，并在Autoform中設定拉延工藝參數 ，沖壓成型模擬類型為單動拉延，從而可以得到拉延數值模擬的有限元模型便于分析。

3.3 切邊

切邊工序是把成型零件的邊緣修切整齊或切成所需形狀，并且在在Autoform中選擇切邊類型即可繪制成兩條切邊線完成切邊工序分析。

3.4 翻邊整形

翻邊模是將半成品工件的一部分材料相對另一部材料產生翻轉的制件，整形模是將半成品調整尺寸輪廓以提高尺寸精度和表面光潔度的沖模，目的是制出便于裝配的部位，另外翻邊整形在Autoform中的成型工序中模擬完成，需定義支撐塊、壓料板和整形塊，支撐塊作為翻邊整形模凸模對板料施加支撐，壓料板作為翻邊整形模的凹模壓住板料。

通過Autoform軟件進行模擬分析沖壓零件的拉延成型，并通過改變拉延筋的幾何尺寸，改善了拉延成型工藝，其每一步的分析結果驗證了該方法的有效性及可行性，同時縮短了模具的開發周期，同時可與工廠現有的BOM、MES等數據系統結合實現車架橫梁等沖壓件自動化生產。

在充分考慮車架橫梁的材料及結構特點的基礎上對汽車橫梁的沖壓工藝進行分析，合理的確定了汽車橫梁的沖壓工藝方法，同時采用Autoform軟件對汽車橫梁的落料沖孔、拉延、切邊、翻邊整形等四道工序進行了沖壓成型數值模擬，并對放在仿真結構進行了分析，實現了汽車橫梁的全工序沖壓成型仿真。

4 車架的發展趨勢

目前沖壓加工已成為現代工業化生產的重要手段和發展方向，是提高生產率、提高產品質量、降低生產成本，進行產品更新換代的重要保證。在汽車性能要求日益提高的的今天，其實每一個零部件的質量控制是車輛輕量化需要面臨的嚴課題，沖壓成型在實際的生產中具有較高的意義。

參考文獻：

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