车架、车轮制造工艺培训课件

合理选择凹、凸模间隙对保证冲裁质量至关重要。落料时, 凹、凸模间 的间隙一般取(0.08 ~0.12) t (板厚); 冲孔时, 凹、凸模间隙取(0.05 ~0.08) t。
3.2.3 车架厚板件弯曲成形工艺 1.最小相对弯曲半径R / t 不能太小 车架厚板件弯曲时, 其最小相对弯曲半径R / t 对产品质量影响较大, 不能
(2) 冲孔 为降低冲孔力和防止冲孔凸模折断, 应将所有一次冲制的冲头分成3 种
或4 种高度, 每种高度差为(2/3 ~1) t (板厚)。其中直径较大的冲头长度较 长;直径较小的冲头较短, 如图3 - 10 所示。这样可避免因退料力不均而 发生小冲头折断的情况发生。 (3) 纵梁压弯工艺 1.为保证两翼面上孔的对称性、准确性和弯曲高度的一致性, 在弯曲成 形时应注意导正销的数量和位置要求。对于长度为4 ~5.5m 的纵梁, 应 在腹板上布置5 ~6 个导正销孔。对于6 ~8m 长的纵梁应布置6 ~8 个导 正销孔。
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3.1 汽车车架结构及材料
(4) 无梁式车架 如图3 -6 所示, 无梁式车架即用车身兼做车架。汽车所有零部件、总成
都安装在车身上, 载荷也由车身来承受, 故称为无梁式车架或承载式车身 。其特点是: 车身底板用纵梁和横梁加固, 车身刚度较好、质量较轻, 但 制造要求高。目前其广泛用于轿车和客车。 (5) 带X 型横梁的梯形车架 如图3 -7 所示, 为隔离发动机的震动和噪声, 提高汽车舒适性, 在发动机 与车架之间采用了橡胶软垫, 以取代原刚性连接。 3.车架成形对材料的要求
2.滚型车轮结构 轮辋用钢板经滚压加工成形的车轮称为滚型车轮, 如图3 -18 所示。 3.型钢车轮选材要求 型钢车轮的车轮结构与使用性能要求高, 制造中材料形变复杂, 又要适应
于大批量流水生产, 工艺性能要求较为严格。因此, 对型钢车轮的材料提 出了如下要求:
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3.3 车轮制造工艺
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3.3 车轮制造工艺
2.铝合金车轮 铝合金车轮在轿车上使用率已高达90%以上。图3 -16 所示为两种铝合
金车轮示例。 3.镁合金车轮 镁在实用金属中密度最小, 能减轻整车质量、减少油耗, 其比强度高于铝
合金和钢, 刚度接近铝合金和钢, 能够承受一定的负荷。 3.3.3 型钢车轮结构与选材 型钢车轮主要有两种结构形式: 一种是由型钢轮辋制造的车轮, 主要用于
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3.1 汽车车架结构及材料
汽车车架常用厚钢板冲压、铆接或焊接成形。首先冲压, 然后采用铆接 或焊接而连接成各种不同规格的梁结构。
各类车架冲压件, 包括冲裁件、弯曲件、拉延件、成形件和冷挤压件等, 对材料的性能要求参见表3 -1。
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
(2) 中梁式车架 如图3 -4 所示, 中梁式车架只有一根位于中央而贯穿汽车全长的纵梁, 亦
称为脊骨式车架。 (3) 组(综) 合式车架 如图3 -5 所示, 组合式车架由边梁式和中梁式车架组合构成, 亦称为综合
式车架。车架前段或后段是边梁式结构, 用以后驱动桥; 而安装发动机或 车架中段是中梁式结构, 其悬伸出来的支架可以固定车身。传动轴从中 梁的中间穿过, 使之密封防尘。
3.3 车轮制造工艺
(3) 轮辋整形(初压、扩胀与精压) 由于轮辋采用锥辊导向卷圆, 故经卷圆后所得到的轮辋也形成锥体, 因此
需要对卷圆后的轮辋进行整形, 将锥体变成近似圆筒。 其次进行轮辋扩胀。轮辋扩胀是轮辋整形的关键, 通过选择合适的扩张
模来完成, 如图 图3 -23(a) 所示, 使材料发生合理塑性变形。 最后经过轮辋整体精压缩, 使轮辋达到最终尺寸并使其圆度、径向与轮
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3.3 车轮制造工艺
汽车车轮材料一般采用两种, 即由钢板或铝合金制造, 两者占95%的市场 份额。
1.型钢(钢制) 车轮 1.型钢(钢制) 车轮 图3 -15 所示为商务车所用的一种型钢(钢制) 车轮。型钢车轮在汽车车
轮使用中曾长期占据主导地位。型钢车轮成本低, 安全性比铝合金车轮 更具优势, 故大部分载重汽车仍然使用型钢车轮。但自20 世纪80 年代起 , 型钢车轮市场份额逐步减小, 并逐渐被铝合金所替代。型钢车轮份额快 速下跌的原因有多方面的因素, 首先, 钢板加工成形性能和制造工艺难以 做到铝合金车轮那样的结构和外形多样化, 且外观吸引力也是主要的原 因之一。同时,型钢车轮质量大, 制造和使用上所消耗的能量比铝制车轮 大得多。
第 3 章 车架、 车轮制造工艺
1 3.1 汽车车架结构及材料 2 3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺 3 3.3 车轮制造工艺
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3.1 汽车车架结构及材料
1.车架的功用 车架俗称“大梁冶, 它是汽车的装配基础, 汽车发动机、变速器、传动轴
、前后桥和车身等绝大多数零部件和总成都要安装在车架上。 2.车架类型和构造 车架类型主要包括: 边梁式车架、中梁式车架、组(综) 合式车架和无梁
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
2.纵梁弯曲成形后, 不能有任何撕裂或裂纹。 3.纵向回弹(拱曲) 的防止。纵梁的弯曲属于厚料宽板弯曲, 且相对弯曲半
径较小,弯曲成形时要注意防止回弹与裂纹。防止纵向回弹(拱曲) 的措施 可以利用“反变形原理冶, 将凹模沿长度方向下凹、凸模沿长度方向凸 起。图3 -11 所示为通过纵梁弯曲模具的反变形设计来防止纵向回弹(拱 曲) 的实施措施。 3.2.5 车架横梁冲压成形方案 商用车车架上一般有5 ~11 根横梁, 根据用途不同, 其结构各不相同。不 同用途的汽车横梁其结构形式变化较大。 目前, 汽车车架上使用的横梁通常以槽形式和鳄鱼口式居多, 如图3 - 12 所示。
3.3.4 型钢车轮制造工艺 从前面图3 -13 与图3 -15 所示都可以看出, 型钢车轮的轮辋、挡圈是异
形断面, 均采用由钢厂直接供应的型材进行弯曲成形; 而轮辐成形工艺则 截然不同, 它是用热轧钢板实施冲压成形。图3 -19 所示为型钢车轮轮辐 的冲压(落料) 现场。 1.型钢轮辋成形工艺 中、重型商用车的轮辋制造工艺流程原则上由15道工序完成。型钢轮辋 成形工艺流程如图3 -20 所示。 (1) 卷圆
(2) 轮辋卷圆设备 轮辋卷圆通常在非对称排列的四轴专用卷圆机上进行。卷圆机辊轴的运
动组合如图3 -22 所示。卷圆时, 顶和底辊的作用力使轮辋坯料产生弯曲 塑性变形, 其变形特点是回转、连续和局部成形, 最终达到轮辋卷圆。从 动辊通常设计成锥形, 用以控制轮辋卷圆后的开口大小和纵向错口。
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太小。 2.U 形长弯曲件的长度方向易出现附加弯曲变形 当将纵向长度很长(5 ~ 10m) 的汽车纵梁弯曲成U 形断面时, 因厚板圆角
处强制弯曲, 内层受压缩, 会使得靠近弯曲凸模的圆角处的内层产生多余 的金属堆积(如图3 -9 中I 部所示)。
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
槽形式横梁弯曲刚度和强度都较大, 便于制造。鳄鱼口式横梁具有较大 的连接宽度, 截面高度较低, 可以加大下部空间。车架横梁一般都是冲压 成形。
形状较复杂的厚板(3.5 ~5mm) 横梁成形, 在选用钢板质量上不但要满足 高强度的要求, 而且要满足冲压成形性要求。目前国内多选用16MnL、 10Ti、08Ti 等材料。
3.2.1 车架钢板材料 汽车大梁不但要承受较大的静载荷, 而且还要承受一定的冲击、震动等,
因此, 要求钢板强度好、耐疲劳、具有良好的冲压性能和冷弯性能。 3.2.2 车架(厚板) 冲裁工艺要点 1.落料须一次性完成, 并能保证轮廓尺寸能够在后续弯曲、成形工序中
准确到位。也就是说, 不可能在弯曲、成形后再通过修边去获得合格的 轮廓尺寸。因为毛坯是厚板, 一般厚度为5 ~10mm, 不能像薄板冲压一 样最后进行修边工序。为了能够保证车架厚板零件在整个冲压过程中的 轮廓尺寸准确, 技术上需要对零件展开尺寸进行计算与试验相结合的方 法来确定。
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
2.毛坯在冲制多孔时, 应采用阶梯凸模分布, 使之刃口高度不等。在安排 弯曲等成形工序时, 需要将落料坯件的轮廓小端面置于凸模一侧, 将其轮 廓大端面置于凹模一侧, 如图3 -8所示。理由是, 前者考虑是在保证压力 机一次行程中实现分组冲孔, 以减小压力机瞬时负荷, 尽力避免凸模折断 ; 后者考虑是落料坯件断面上曾产生较大的不规则塌角, 避免在弯曲时于 塌角处形成裂纹。
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3.3 车轮制造工艺
轮辋坯料的异型断面如图3 - 21 所示, 其各段的厚度、刚度与形状均不相 同。其中A 段为轮辋凸缘部分, 类似角钢结构, 主要承受汽车行驶中轮胎 侧向压力形成的循环载荷, 卷圆时此段形成最困难。B 段是轮辋的直线 腰部, 可视为平板卷圆, 容易成形; C 段为挡圈槽部分, 承受弯矩较大且各 处厚度不同, 此段成形也较困难。
商务车; 另一种是由钢板直接滚压成形, 多用于轿车、面包车等乘用车的 车轮。 1.型钢车轮结构
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3.3 车轮制造工艺
目前国内外汽车车轮大量采用两件式和三件式的车轮结构, 如图3 -17 所 示。其中车轮轮辋、挡圈、锁圈的生产均直接采用钢厂轧制的专用异型 材料, 而轮辐则用厚钢板冲压成形。
当压机上滑块回程卸去模内载荷后, 这些多余的受压缩金属只能沿长度 方向上扩散并释放, 故导致弯曲件在长度方向上产生翘曲, 形成弦高达15 ~20mm 的附加变形。这些附加变形一般都是利用“反变形原理冶将凹 模沿长度方向下凹、凸模沿长度方向上凸起来防止纵向回弹(拱曲) 的。
3.2.4 车架纵梁冲压成形方案 工艺孔一般是为工件在后续工序中的模具内定位用的。腹板孔和翼板孔
3.凹、凸模等工作零件采用镶块结构, 便于模具制造与维修。凹、凸模 镶块应用冷作模具钢Cr12、Cr12MoV 等制成, 要求淬火+ 低温回火后硬 度保持在56 ~60HRC。为降低冲裁力, 可采用波浪式刃口, 模架应导向性 好、刚性大。
4.冲裁凹、凸模合理间隙的选取
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
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3.3 车轮制造工艺
3.3.1 汽车车轮结构概况 车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件, 一般由轮毂、轮辐和
轮辋组成。轮毂通过圆锥滚子轴承套装在车桥(或半轴套管) 或转向节轴 颈上。轮辋也叫钢圈, 用以安装轮胎, 与轮胎共同承受作用在车轮上的负 荷, 并散发高速行驶时轮胎上产生的热量及保证车轮具有合适的断面宽 度和横向刚度。图3 -13 所示为车轮断面与轮胎的装配关系。 从图3 -14 中可见, 车轮结构中, 轮辐将轮辋与轮毂连接起来。轮辋与轮 辐可以是整体的(不可拆式), 也可以是可拆式的。车轮按轮辐构造可分为 辐板式和辐条式两种。 3.3.2 汽车车轮按材质分类
式车架等。目前汽车上多数采用边梁式车架和无梁式车架。下面分别予 以介绍和讨论。 (1) 边梁式车架 边梁式车架结构如图3 -1 所示, 它是由两根纵梁和若干根横梁构成的平 行式结构。纵梁和横梁之间常用铆接方法连接。
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3.1 汽车车架结构及材料
图3 -2 所示为常见各类汽车车架结构形式。图3 -2(a) 和图3 -2(b) 所示 为前窄后宽纵梁; 图3 -2(c) ~ 图3 -2(e) 四例为纵梁上下平行式结构和弯 曲式结构。
是装配孔。 纵梁冲压工艺中值得注意的问题。 (1) 落料 车架纵梁长度长, 板料厚, 强度高, 变形抗力大。比如EQ1090 和CA1091
汽车纵梁采用16MnL 大梁钢, 板厚6mm。
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3.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺
如果采用落料- 冲孔复合模和模具刃口等高计算, 则所需总的冲裁力约为 90 000kN。目前世界上还没有这样大吨位的压力机。