汽车车架横梁工艺分析_王钟晋

从表中变形程
度 可 见 ,在 f
拉长 42% , 在切向 也 受拉应 力 ,本 应
也伸长 ,但因径向
伸长很大 ,材料只
图6
好由切向补充 ,切
向反而收缩 7% 。此处厚向变薄 ,实际厚度 4. 81mm。
缩径、裂口可能在此发生 ,是重点要解决的问题。
收稿日期: 1996— 04— 03
分。 中性面内侧单元体切向应力 eθ < 0、应变 Xθ < 0, 径向 er> 0、Xr> 0,厚向 et = 0、Xt > 0,此处材料有增 厚的趋势。 中性层外侧单元体切向 eθ> 0、Xθ> 0,径 向 er > 0、Xr > 0,厚向 et = 0、Xt < 0,此处材料变薄。 该 区两端受Ⅰ 、Ⅲ 区影响 ,应力、应变与中间部分有些 不同。 1. 3 Ⅲ 区: 为不等深的带突缘的矩形盒拉深部分 , 具有拉深、成形、轴向弯曲的组合变形。 其变形顺序 是弯曲、拉深 ,最后成形。该区受力情况复杂 ,故只能 对其 特殊 位置进 行应 力、 应变 概略 分析 。取该 区侧 面 靠凸模圆角处的单元体分析 , 其径向 er > 0、Xr > 0, 切向 eθ> 0、Xθ> 0,厚向 et= 0、Xt < 0。 此区除本身变 形外 ,还要承受来自Ⅱ 区的变形力。从经过该单元体 的剖面 A— A可见 ,材料从两侧向此处补充 ,流经路 径太长 ,阻力很大 ,故要靠自身变薄解决。 此处圆角 半径 R 10太小 ,若要一次成形 ,容易产生严重变薄 和裂口 ,是危险断面 ,应引起足够重视。同时 ,该区突 缘部分受力情况也各不相同。
收稿日期: 1996— 05— 16
图1
图3
各种模具中最关键的是成形模。 设计该模具时 应注意: 在变形激烈处的凸模圆角半径应放大一些 , 过渡圆角要圆滑 ,模具间隙要合理 ,要有可靠的定位 元件及导正机构。模具刃口以镶块式为好 ,热压模刃 口材料选耐热钢 ,上下模要有卸件装置 ,热压模腔应 考虑热收缩量等。 4. 3 采用热态加工
冷压时 ,工件厚度最薄处是图 5中的 A 处。 若 用两端不开缺口的毛坯冲压 ,此处的变薄量为厚度 的 32. 65% 。若用两端开缺口的毛坯冲压 ,则此处的 变薄量为厚度的 26. 18% 。 也就是说后者比前者减 少变薄 0. 4mm。
试验结果表明 ,冷压件圆角半 径增大 ,回 弹明 显 ,局部有压痕 ,且模具磨损较重。 3. 2 热压试验
用与冷压试验同样毛坯两端开缺口在同样模具
中热态加工。 在平毛坯上按图 6标注的典型变形位 置划 10m m× 10mm 的方网格并打样冲孔。 热压后 测量径向 r及切向 θ的伸长及缩短结果见下表。
a
b
cd
e
f
g
径向 r 伸长 (% ) + 3. 3 + 3. 3 - 0. 7 + 7 + 7 + 42 + 25 切向 θ伸长 (% ) 0 - 3 + 8 0 - 0. 6 - 7 + 7
严格按热态加工规范及热操作规程操作。 4. 4 应用整形工序
为得到精确形状和尺寸 ,工件必须进行冷整形。
5 工艺过程 综上所述 ,合理的工艺过程为: 剪料— 裁头— 热成形— 冷整形— 修边— 冲多孔
— 抛丸。 经过反复试验 ,采用上述工艺生产该工件 ,提高
了工件质量。经投入成批生产 ,实现了斯太尔引进项 目国产化的目标。
力机的锻造速度较低 ,不利于惯性成形 ,所以通常要 求终锻是镦粗成形。为此 ,预锻件高度必须大于终锻 件高度 5% ～ 10% 左右〔 1〕 ,这对 于普通工字型截面 锻件不成问题 ,但对于高工字型截面锻件 ,特别是当 筋部宽度与冲孔深度都达到文献〔 2〕规定的允许值 时 ,就可能导致模锻失败。
在生产实践中 ,特别是经过双向手把体的热模 锻压力机模锻 ,我们总结了高工字截面锻件锻造的 成功经验。下面就以双向手把体锻件为例 ,说明这类 锻件的预锻工艺设计的新方法。
拉 压 作 用 , 使 H′<
H ,毛坯高度降低 ; 随 着冲头的 下行 ,开 始
图2
形 成 飞边 (图 3b, 第
二阶段 ) ,由于飞边的阻流作用 ,锻件高度 H″开始增
加 (当飞边阻力达到某一平衡值时 ) , H″> H。 这就 是为什么毛坯高度可以小于或等于锻件 高度的原
因。
如果将锻件在模腔内由低到高的过程应用于终
2 工艺方法分析 2. 1 毛坯形状
该件的计算毛坯图是由许多弧线组成的 ,要确 定准确而实用的毛坯形状必须经过试料。 在满足成 形需要的基础上 ,可简化毛坯形状。因毛坯两端的形 状对工件两端成形影响较大 ,故为减小成形阻力 ,将 毛坯四角倒角 ,并在两端中心线处开缺口。 2. 2 一次成形的可行性
按上述划分 ,Ⅲ 区成形较难 ,该区问题解决了 , 其他就不难了。对Ⅲ 区按低碳钢计算结果如下〔1〕: 拉 深系数 m = 0. 43,它大于盒形件角部第一次允许的 拉深系数 m1= 0. 37,说明一次可以拉出。另外从图 2 也 可 看 出 , 在 A— A 断 面 处 实 际 拉 深 高 度 为 150mm ,它小于允许的拉深高度 (经计算 ) 230mm, 也表明一次可拉出来。 2. 3 冷压力的计算
工件中心纤维是平
图5
行的 ,在Ⅰ 、Ⅱ 区交界的 B 处纤维倾斜 5°左右。在Ⅱ
区中部纤维方向是过圆弧中心的射线方向。 该区两
端的纤维方向与中部射线均倾斜。 在Ⅲ 区的圆角 A 处纤维较疏 ,材料外张较大。在Ⅲ 区的俯视图上纤维 方向倾斜 15°左右 ,是边缘材料不均匀变形所致。 毛
坯端部中心线上是否开缺口 ,冲压后材料纤维方向 是不一样的。
有影响。
由于油压机工作速度可
调节 ,所以选用这种设备进 行拉深成形是较适宜的。
3 冲压试验
3. 1 冷压试验
图4
毛坯用厚 6m m的 10Ti 钢板 ,按简化毛坯尺寸
形状剪料 ,冲压后
的结果见图 5。 冲压前材料纤
维方向垂直于长中
心线 ,纤维排列均
匀。冲压后 ,纤维方
向产 生倾 斜 ,排列
不均匀。 在Ⅰ 区靠
锻直接终锻是不可能的。 但预锻时如不采取一定措
施 ,则 H 继续增大 , b 继续减小 ,由图可知预锻无质 量保证。
3 工字型截面 锻造
过程工艺分析
通过观察用圆形
毛坯锻造工字型锻件
的过程发 现 ,毛坯 有 一个从高到低又从低
到高的过程。 如图 3a
所示 ,当冲头压下 ,毛
坯就会形成 鼓形 (第 一阶段 ) ,由于冲头的
图1
1 变形特点分析 根据工件形状可将 其分成三个不同的变形区
(以对称的一半分析 ) ,如图 2所示。
图2
1. 1 Ⅰ 区: 为 形弯曲部分 ,受垂直与水平方向拉 力 ,产生拉弯变形。 在直壁部取一单元体 ,其径向拉 应力 er > 0,应变 Xr > 0,为伸长 ; 切向拉应力 eθ> 0, 应变 Xθ> 0, 为伸长 ; 厚向应力 et = 0,应变 Xt < 0,为 变薄。 在Ⅰ 、Ⅱ 区接合处还受Ⅱ 区弯矩的影响 ,故其 切向应力有变化。 1. 2 Ⅱ 区: 是 形弯曲及轴向弯曲的组合变形部
参考文献
1 王孝培主编 . 冲压手册 . 机械工业出版社 , 1983— 12 2 日本塑性加工学会编 . 压力加工手册 ,机械工业出版社 , 1984.
汽车车架横梁工 艺分析— — 王钟晋 张铭诗
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汽车车架横梁工艺分析
250 031 济 南市 中国 重型 汽车 集团 公司 技术 部 王钟 晋 张铭 诗
图 1所示重型汽车车架横梁 (俗称元宝梁 )在汽 车载 运中 承受 拉扭重 复载 荷。 它 是用 厚 6m m 的 16M nL钢板压制而成 ,不允许有裂纹、裂口 ,局部允 许变薄量为厚度的 20% ,过渡部分的圆角半径允许 有变化。 该件形状比较复杂 ,工艺难度大 ,不容易保 证产品质量。
以下 ,所以大大降低了变形力。
2. 6 变形速度 变形速度对塑性变形影响也较大。 虽变形速度
高 ,生产率高 ,但变形抗力增加 ,加工力、加工能量迅
速增加 ,同时变形速度对材料 塑性也有影响 ,见图 4〔 2〕。 在室温下如变形速度增加 ,材料塑性就迅速降 低。但在高温或低温情况下 ,变形速度对塑性几乎没
4 应采取的措施 4. 1 决定合理的毛坯形状及尺寸
图 7是根据实测并经简化得出的毛坯图。
图7
4. 2 对模具的要求
高工字截面锻件 的预锻工艺设计— — 史万明
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高工字截面锻件的预锻工艺设计
0562 00 河 北邯郸 市 峰峰 金属 支架 厂铸 锻分 厂 史万 明
1 引言 对于工字型截面的开式模锻件 ,由于热模锻压
定极限程度。到 950℃附近 ,W、j均又降到一个谷底 ,
塑性较差 ,这一温区下碳钢显示红脆。 当温度升到
1100℃附近时 ,晶粒变大 ,碳钢出现高温脆性。 根据
这一特性 ,热态加工温度选在 850℃左右较合适 ,而 应 避免 在 950℃、 1100℃、 200～ 300℃范围 进 行加
工。 由于热态加工时材料抗拉强度降低至 100M Pa
根据拉深力公式计算得 ,冷压力 F= 9880kN。 2. 4 压边的选择
经计算可知 ,此工序可压边也可不压边。 2. 5 热压工艺及规范
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锻压机械 4 /96
因冷压变形力大 ,材料流动困难 ,回弹严重 ,故 用热态加工 (在再结晶温度以上 )。在热态情况下 ,低 碳钢的拉伸特性随温度的变化情况如图 3所示〔2〕 ,
这里参考 C0. 07% 碳钢资料。
由图 3可见 , 抗拉 强度 eb、伸长 率 W、断面收缩率 j