汽車驅(qū)動橋千斤頂支座成型工藝改進及模具設(shè)計

鄒函滔

(江西江鈴底盤股份有限公司，江西 撫州 344000)

0 引 言

千斤頂支座是汽車后驅(qū)動橋上用于連接千斤頂?shù)闹匾獎傂灾Ъ埽谲囕v出現(xiàn)日常檢修、更換后輪胎等情況時，千斤頂支撐在后驅(qū)動橋的千斤頂支座上，通過提升千斤頂?shù)母叨葘⑵嚭笪膊刻穑员銓嵤┖罄m(xù)操作。

某車型后驅(qū)動橋的千斤頂支座，零件采用厚度為5.0 mm的Q235板材，由沖壓工藝成型，零件左右對稱，左件結(jié)構(gòu)要求如圖1所示。千斤頂支座傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是采用單動四柱兩梁液壓機加工，所使用的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)耗時長，關(guān)鍵是由于坯料變形較大容易造成微裂紋而影響產(chǎn)品性能[1]，因此，產(chǎn)品的質(zhì)量一直存在風險?，F(xiàn)采用開式V形件成型的模具，能使產(chǎn)品坯料變形小，避免千斤頂支座出現(xiàn)破裂，保證千斤頂支座整體性能穩(wěn)定。

圖1 千斤頂支座

1 成型工藝分析

從技術(shù)及整車裝配各方面考慮，千斤頂支座是通過側(cè)平面焊接在汽車后驅(qū)動橋殼本體上的。其作為汽車后驅(qū)動橋上重要剛性支架對自身強度要求較高。由于采用常規(guī)的一次性整體式成型方式加工[2]，零件的折彎轉(zhuǎn)角處容易在成型過程中出現(xiàn)微裂紋而影響產(chǎn)品性能，導(dǎo)致不良率上升，加工成本增加。因此一次性的整體式成型工藝存在一定風險，不適用于此零件成型。傳統(tǒng)工藝零件及缺陷情況如圖2所示。

(a) 工件實物圖

通過對零件的特有形狀進行分析，可以采用分步加工的方式將零件折彎成型，即采用開式V形結(jié)構(gòu)分兩個步驟加工出零件需要成型的外形結(jié)構(gòu)[3]，第一工步將三角形的短邊加強筋彎折成型，第二工步再將長方形的長邊加強筋彎折成型。經(jīng)確定后的千斤頂支座成型工藝流程圖如圖3所示。

(a) 工序1：落料—沖孔

(1) 將落料—沖孔工序后的預(yù)制的某車型后驅(qū)動橋的千斤頂支座左、右件分別放置在模具兩邊的定位機構(gòu)定位板的定位型面內(nèi)側(cè)。

(2) 開動壓力機對預(yù)制的某車型后驅(qū)動橋的千斤頂支座左、右件進行第一工步彎曲成型加工，將三角形的短邊加強筋完成彎折成型，達到三角形的短邊加強筋與底平面成89°～90°的角度。

(3) 將經(jīng)過第一工步彎曲成型的某車型后驅(qū)動橋的千斤頂支座左件或右件任選其一單獨放置在模具的定位機構(gòu)定位板和擋料板兩者組成的定位型面內(nèi)側(cè)。

(4) 開動壓力機對完成第一工步彎曲成型的某車型后驅(qū)動橋的千斤頂支座進行第二工步彎曲成型加工，將長方形的長邊加強筋完成彎折成型，達到長方形的長邊加強筋和三角形的短邊加強筋與底平面同時成89°～90°的角度。

采用開式V形結(jié)構(gòu)模具對工件進行分步加工后，坯料僅在折彎區(qū)產(chǎn)生彎曲變形，該變形明顯減少，折彎后工件外觀良好，規(guī)避了整體式成型工藝因拉深而產(chǎn)生的拉傷、拉痕以及微裂紋等風險[4]。此外，采用該新工藝后，工件坯料尺寸及質(zhì)量并無明顯變化，但成品尺寸及外觀更為穩(wěn)定、外觀更美觀[5]。新工藝彎曲成型后的零件實物如圖4所示。

圖4 新工藝零件實物圖

2 模具結(jié)構(gòu)及特點

經(jīng)過工藝分析后，設(shè)計的千斤頂支座成型模結(jié)構(gòu)如圖5所示。

(a) 主視圖(側(cè)向)

模具采用開式V形結(jié)構(gòu)，零件運用分步加工的方式折彎成型。根據(jù)零件的外形尺寸大小，模具成型凸模和成型凹模設(shè)計時采用柔性型的雙工位結(jié)構(gòu)，使得零件的左、右件能在第一工步同步完成折彎成型，在第二工步分別獨立完成折彎成型。零件定位機構(gòu)采用定位板內(nèi)腔固定零件局部外形方式[6]，以及定位板與擋料板組合型腔定位零件外形方式，保證零件成型后的外形尺寸達到要求。模具主要特點如下。

(1) 模具分為上半部分和下半部分，模具的上半部分結(jié)構(gòu)為：成型凸模5通過螺栓與上墊板4連接，上墊板4通過螺栓及定位銷與上模板2連接，模柄1通過過盈配合與上模板2連接，導(dǎo)套3通過過盈配合與上模板2連接，成型凸模5安裝時要保證定位準確，避免在第二工步加工時與零件外形發(fā)生干涉，使零件產(chǎn)生意外變形以及形成內(nèi)部微裂紋。

(2) 模具的下半部分結(jié)構(gòu)為：擋料板7通過螺栓與成型凹模9連接，定位板8通過螺栓與成型凹模9連接，成型凹模9通過螺栓及定位銷與下模板10連接，導(dǎo)柱6通過過盈配合與下模板10連接，擋料板7和定位板8安裝時要保證定位規(guī)整準確，避免在第二工步加工時零件外形定位不準確，使零件加工后外形尺寸達不到要求[7]。

(3) 模具的上模部分和下模部分裝配時，成型凸模5與成型凹模9的單面間隙要控制得均勻一致[8]。

3 設(shè)計要點

(1) 模具的凸模和凹模采用開式V形結(jié)構(gòu)，使得零件可以運用分步加工的方式，采用壓力機實施折彎成型。優(yōu)化改善了常規(guī)的一次性整體式成型工藝使用液壓機加工所帶來的成型模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，零件不良率高，及生產(chǎn)成本較高等問題。

(2) 模具成型凸模5和成型凹模9設(shè)計時采用柔性型的雙工位結(jié)構(gòu)，使得零件的左、右件能在第一工步同步完成折彎成型，同時在第二工步分別獨立完成折彎成型，提升了生產(chǎn)效率，加大了產(chǎn)能。

(3) 零件定位機構(gòu)采用定位板8內(nèi)腔固定零件局部外形方式達到第一工步精確定位，以及定位板8與擋料板7組合型腔定位零件外形方式達到第二工步精確定位，充分開發(fā)出定位板8的內(nèi)腔及外形對第一工步和第二工步皆可精確定位的功效，模具整體外形大小及結(jié)構(gòu)布局得到較大的優(yōu)化。

(4) 模具的上、下部分裝配時，成型凸模5與成型凹模9的單面間隙要控制在0.03～0.06 mm范圍內(nèi)。

4 結(jié) 語

經(jīng)實際生產(chǎn)檢驗可知：采用此沖壓加工工藝，結(jié)合開式V形成型模的應(yīng)用，可確保成型零件尺寸和使用性能均達到要求。該成型工藝及模具結(jié)構(gòu)規(guī)避了因產(chǎn)品坯料整體式的一次性變形較大而造成微裂紋并影響產(chǎn)品性能的風險，簡化了模具結(jié)構(gòu)，保證了零件成型質(zhì)量，提升了生產(chǎn)效率、加大了產(chǎn)能、降低了生產(chǎn)成本。在提升工件質(zhì)量的同時其產(chǎn)能提升2倍以上，取得了理想的效果。該模具結(jié)構(gòu)已獲得實用新型專利證書，證書號：第3670532號，實用新型名稱：汽車驅(qū)動橋千斤頂開式V形支座成型模具，專利號：ZL 2013 2 0866658.1。開式V形成型模易于加工，結(jié)構(gòu)可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，實用性及推廣性較強，對類似零件的工藝及模具設(shè)計具有參考作用。