CN114310175A - 基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，包括以下步骤：S1，根据产品结构及尺寸建立进行模具型面工具体，然后将工具体导入CAE软件进行仿真分析；S2，确认步骤S1的工艺可行性分析合格后，设计并制造使后扭梁横梁和左右纵臂合模生产的工装；S3，将S2的工装生产出的零件放入液压预成形模具中进行预压；S4，将预压后的零件放入终成形液压模具中经最终冲压成型；S5，将最终冲压成型获得的零件的多余部位进行切割；S6，将切割后的零件进行热处理；S7，将减震器支架、弹簧座、分别与S6中切割后的零件进行焊接，最终得到扭力梁。本发明通过减少纵臂总成上焊缝的数量，使纵臂总成的强度和质量获得保证。
Description
技术领域
本发明涉及汽车后扭梁技术领域，具体涉及一种基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺。
背景技术
两个车轮之间没有硬轴直接相连，而是通过一根扭力梁进行连接，扭力梁可以在一定范围内扭转。如果一个车轮遇到非平整路面时，之间的扭力梁仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉，严格意义上说，扭力梁属于半独立式悬挂。从结构来看，扭力梁式悬挂相对于独立式悬挂来说舒适性要差一些，不过结构简单可靠，维修费用比独立悬挂更低，所以扭力梁悬挂多用于小型车和紧凑型车的后悬挂。
由于原材料成本不断上涨，降本增效已成为各汽车制造厂重点工作目标，由于技术条件限制，前期后扭梁轴总成中间横梁结构基本为开口梁。传统结构后扭力梁，除左右纵臂、胶套总成、扭转横梁、弹簧座支架等基本零件外，为提高产品刚度，在横梁中间增加扭杆及下加强件、扭杆连接件等零件，产品重量大，焊缝数量多，复杂了焊接工艺，产品成本高，也间接增加了产品开裂的风险。
发明内容
本发明提供一种基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，本发明通过减少纵臂总成上焊缝的数量，使纵臂总成的强度和质量获得保证。
实现上述目的的技术方案如下：
基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，包括以下步骤：
S1，根据产品结构及尺寸建立进行模具型面工具体，然后将工具体进行仿真分析；
S2，确认步骤S1的工艺可行性分析合格后，设计并制造使后扭梁横梁和左右纵臂合模生产的工装；
S3，将S2的工装生产出的零件放入液压预成形模具中进行预压；
S4，将预压后的零件放入终成形液压模具中经最终冲压成型；
S5，将最终冲压成型获得的零件的多余部位进行切割；
S6，将切割后的零件进行热处理，以消除零件的成形应力；
S7，将减震器支架、弹簧座、轮胎支架、线束支架、油管支架分别与S6中切割后的零件进行焊接，最终得到扭力梁。
所述仿真分析是将工件体导入采用CAE软件进行分析。
所述热处理为退火。
所述退火的温度为800±30℃，时间20分钟。
热处理后的零件通过酸洗或喷丸进行表面处理以去除零件表面的氧化皮。
所述喷丸的丸粒直径4mm，喷丸时间为10分钟
本发明在传统结构扭力梁的基础之上，通过先进的制造工艺，将横梁由板材冲压成型更改为管材的液压成型，通过结构优化及CAE分析，减薄了材料厚度，减少了零件和焊缝数量，减轻了产品重量，降低了产品生产制造成本，减少了焊缝开裂的风险，增加了产品的竞争优势。与传统冲压件方案对比，液压成形件优势明显。本发明的液压成形具有以下优势：
提高零件强度、刚度(达5％以上)和使用寿命；
减少5个零件，减重4.25KG，减重约20％；
减少焊缝594mm，减少百分比12.3％，降低了焊缝开裂的风险；
零件型面及焊接总成精度明显提升，降低了产品产生异响、开裂等问题。
具体实施方式
本发明的基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，包括以下步骤：
1、建立数值分析模型
S1,按照零件型面，用三维软件UG或CATIA建立模具型面工具体，模具有预成形和终成形两序，然后将工具体导入CAE软件，进行相应动作设置，工具体型面及CAE分析过程。横梁液压成形压力为200MPa，所需最大合模压力为2640t。零件最终最大减薄率为9.5％，零件在液压成形过程中无破裂危险点，各关键截面贴模度良好，成形后的壁厚均匀且无没有起皱，工艺分析可行。
液压成型横梁数模分析还包括以下：
(1)横梁长度1124mm，材质为SPFH590，管口尺寸：66.67mm*101.7mm，管材厚度：3.5mm，零件重量7.86Kg。
(2)焊接搭接面，型面公差正负0.5mm，搭接止口公差正负0.35mm，其它自由型面正负0.7mm，止口正负0.7mm，焊装定位孔位置度0公差，尺寸公差0-0.1mm。
2、工装设计
确认步骤S1的工艺可行性分析合格后，通过CAE分析软件，制定液压成型工艺，若CAE分析目前工艺不满足成型要求，则通过多次调整产品型面、成型工序来获得所需要的产品零件，本例的基本工艺为：制管-预成型-终成型-激光切割搭接边线-热处理-抛丸，预成型和终成型都是采用分析之后的三维数据，通过两次成型工序，以获得需要的产品结构，在模具设计完成之后，通过分析软件，为减少工装成本，提升生产效率，扭力梁横梁和左右纵臂合模生产，液压成形过程中用油缸各打出两个工艺定位孔，后工序定位使用。
3、预成形
S3，将S2的工装生产出的零件放入液压预成形模具中进行预压，选择合适的压力机，本实施例压力机为800T油压机，将焊管放入预成型模具，并确定焊缝的方向，本实施例焊缝的位置在横梁的侧边，使焊缝受力最小，避免实验过程中的开裂问题。将直钢管进行检测，确认没有缺陷后，对直钢管进行拉伸获得坯料尺寸为：横梁：100mm×1320mm×3.5mm。预成形模具主要是将零件预压出终成形的形状，使得管件能够放入终成形型腔，同时减小终成形胀形量。调试过程中考虑零件定位可靠性和一致性，并避免啃模和带料现象。
7、终成形
S4，将预压后的零件放入终成形液压模具中经最终冲压成型。产品预成型之后，零件的型面还无法达到图纸的公差要求，为确保零件型面符合图纸及产品的一致性，在预成型之后，又新增一序液压成型工序，通过高压液体的加压，使零件型面与液压成型模具的型面完全贴合，达到图纸的要求，在成品出来之后，还将对零件进行扫描检测，对型面有超差的位置，通过持续不断地优化、整改，最终获得型面合格的产品，终成形液压模具第一阶段，保证模具部件，如斜楔、驱动油缸、进给机构等部件运行顺畅稳定无干涉。第二阶段提升研合率及完成出件，第三阶段是提升冲压件精度，消除啃料及其他零件表面问题。
8、激光切割
S5，将最终冲压成型获得的零件的多余部位进行切割。终成形后的零件还需要切割成最终零件的形状。通常采用线切割、激光切割、数控铣切等方式。因零件型面较复杂，本发明中使用的是激光切割，切割过程中，零件定位要求可靠、重复性高。
9、热处理及涂油
S6，将切割后的零件进行热处理，以消除零件的成形应力。切割后的零件通常需要进行退火处理，其退火的温度为800±30℃，时间20分钟左右，以消除零件的成形应力。热处理后的零件通常需要进行表面处理以去除零件表面的氧化皮。处理的方式有酸洗、喷丸等，本实施例采用喷丸工艺，丸粒直径4mm，喷丸时间10分钟。通过以上步骤就可以成形出合格的零件了。
10、拼焊装车
S7，将减震器支架、弹簧座、轮胎支架、线束支架、油管支架分别与S6中切割后的零件进行焊接，最终得到扭力梁。
在零件拼焊过程中，需对各零件进行***的匹配，如零件的搭接边线匹配，产品尺寸的调试、焊缝位置的调试、焊缝熔深的调试，确认各级零件定位基准一致性，在确认单件一致性良好且精度合格的前提下，适当调整夹具，仔细识别各类问题点并管控闭环，保证最终焊接总成满足尺寸要求。各问题调试合格之后，采用最终的产品进行台架实验、道路试验验证，满足要求的实验次数及路试历里程之后，可通过验收。
对采用本发明的方法获得的样本进行下面表1的试验：
侧倾刚度分析
侧倾刚度约束方式：左衬套中心DOF123，右侧衬套中心DOF13，测量右侧轮心处支反力为：180N，轮距为1525mm。
侧倾刚度为：365N.m/deg。
纵向工况：FX＝10760。横梁厚度3.0mm，最大MISES应力为：234MPA
本发明采用上述方案在样件试制完成之后，根据实验规范进行了多批次、多样本的台架实验验证，根据验证结果检验了产品的可靠性、稳定性，以下为台架实验及样件制作过程中产生的主要问题及规避方案。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，根据产品结构及尺寸建立进行模具型面工具体，然后将工具体进行仿真分析；
S2，确认步骤S1的工艺可行性分析合格后，设计并制造使后扭梁横梁和左右纵臂合模生产的工装；
S3，将S2的工装生产出的零件放入液压预成形模具中进行预压；
S4，将预压后的零件放入终成形液压模具中经最终冲压成型；
S5，将最终冲压成型获得的零件的多余部位进行切割；
S6，将切割后的零件进行热处理，以消除零件的成形应力；
S7，将减震器支架、弹簧座、轮胎支架、线束支架、油管支架分别与S6中切割后的零件进行焊接，最终得到扭力梁。
2.根据权利要求1所述基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于：所述仿真分析是将工件体导入采用CAE软件进行分析。
3.根据权利要求1所述基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于：所述热处理为退火。
4.根据权利要求3所述基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于：所述退火的温度为800±30℃，时间20分钟。
5.根据权利要求1所述基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于，热处理后的零件通过酸洗或喷丸进行表面处理以去除零件表面的氧化皮。
6.根据权利要求5所述基于液压成型工艺的封闭式后扭梁制作工艺，其特征在于：所述喷丸的丸粒直径4mm，喷丸时间为10分钟。
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