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客车车架构件的冲压工艺 倪 海 涛 江苏亚星客车集团有限公司 江苏扬州 225009 摘 要:介绍客车车架构件的下料、 冲裁、 弯曲、 翻边等成型工艺。 关键词:客车 车架 构件 成型工艺 Abstract: The author introduces the modeling technology of structuralmembers of the bus frame1 Key words:Bus, Chassis2frame, Structuralmember, M odeling technology 1 客车车架总成的结构 客车车架按结构型式可分为三种:纵梁式、 格栅 式及三段式。 纵梁式车架是由贯通前后的纵梁及若干横梁、 用铆接或焊接方式连接成的刚性构架。车架构件一 般用低合金钢钢板冲压而成。 格栅式车架(承载底架)是按整车布置要求设计 的空间桁架结构,一般用薄壁矩形管或薄板件焊接 而成。 三段式车架由纵梁式和格栅式组合而成,即前 后段为纵梁式、 中间为格栅式结构。 本文将对纵梁式车架构件的冲压工艺作一些介 绍。 2 车架纵梁与横梁的冲压工艺 客车车架的产量多为中小批量,生产中大多采 用一些通用机床、 工装、 模具,以适应客车多品种、 小 批量、 特殊要求多的特点。 车架构件生产常用冲压工艺有:剪板机剪切下 料、 冲裁、 弯曲、 翻边等。根据车架构件生产的特点, 冲压生产中应注意以下几个方面。 211 剪板机剪切下料 根据要求将材料剪切成毛料,下料时应注意排 料。 (1)提高材料利用率。剪板机下料一般剪为矩 形毛料,排样类型为无搭边型。 车架构件生产中合理 选择材料规格、 合理排样具有很高的经济效益,材料 利用率可达90%以上。 (2)注意材料纤维方向。车架构件材料为热轧 大梁钢板,板平面方向性比较明显,即材料轧制方向 与宽度方向机械性能差别较大,下料时尽量避免后 道工序的弯曲线与材料轧制方向相同,应成45 或 90 角。 212 冲裁 冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺, 包括切断、 落料、 冲孔、 切口等工序。 (1)冲裁模间隙。由于车架构件材料厚度厚、 硬 度高,设计时应尽可能地加大间隙以利于提高冲模 的寿命。 冲裁模间隙常采用经验公式: c= m t来确定,式 中 : c 单边间隙 ; t 材料厚度,mm; m系 数,与材料性能及厚度有关,车架材料一般取8% 12% ,断面质量要求不高时,可以放大到12% 18%。 (2)冲小孔凸模。车架构件,特别是车架纵梁上 有很多各种规格的安装孔,孔径常为 61530,其 中多数为 1015、 t?2。 (1)下料尺寸。生产中一般用经验公式放样展 开。经验公式:L = A + B+ a 式中 :L 毛坯长度 ;A 、B含义见图3; a修正 系数,见表1。 图3 工件角度为90 表1 压弯90 角的修正系数a的值 r t 11522153456810 21501880175015701390105- 0135 - 0175 - 1160 - 2145 311131100018701690135- 0102 - 0140 - 1125 - 2120 41164115111391125019201570122 -0154- 1136 521182107119111771155111601800110- 0170 (2)弯曲件的弹复。构件弯曲后会产生一定的 回弹,弹复角的大小与材料的机械性能、 材料的厚 度、 弯曲半径以及弯曲时校正力的大小等因素有关。 通常在模具设计时,按试验总结的数据采取一定的 措施,经试冲后再对模具工作部分加以修正。 图4和 图5为校正弯曲回弹的常用措施。 图4 弧形凸模的修正作用图5 改变应力状态的弯曲方法 (3)弯曲工艺在车架构件生产中的应用。车架 纵梁的成型:试生产时采用折边机折弯,批量较大时 用模具压型;等截面梁可用折边机折弯,变截面梁则 需用模具压型。 因纵梁下料时无法满足弯曲线与材料轧制方向 成一定角度,折边机不能保证折边圆角,且折边件尺 寸不易保证,故纵梁应尽量压制成型。 横梁及其它构件则尽量采用折边机折弯,形状 较复杂、 尺寸要求高的用模具压型。 214 翻边 在成形毛坯的平面部分或曲面部分上使板料沿 一定的曲线翻成竖立边缘的冲压方法。按变形的性 质,翻边可以分为伸长类翻边和压缩类翻边。 车架纵梁、 横梁弯曲线为弧线部分,按翻边情况 设计计算,弧线部分则为弯曲成型。 车架材料与普通 薄板翻边性能及模具间隙的比较见表2。 表2 车架材料与普通薄板翻边性能及模具间隙的比较 项目 材料 翻边缺陷 起皱开裂 模具间隙 车架材料 厚度厚,刚度 好,不易失稳 起皱 延伸率低且 各向异性,易 开裂 伸长类翻边 变薄,压缩类 变厚,厚度变 化明显 普通薄板 厚度薄,刚度 差,易失稳起 皱 延伸率较高, 不易开裂 厚度变化不 明显 3 车架构件的材料 车架构件材料为:汽车大梁用低合金钢热轧钢 板(GB 3273- 89),钢板的尺寸范围为厚度: 215 12 ( mm ), 宽度: 2101 800 (mm ), 长度: 2 000 10 000(mm)。 其部分力学性能及工艺性能见表 3。 表3 常用材料的力学性能和工艺性能 牌号 厚度 (mm) 屈服 强度 s (N?mm2) 抗拉 强度 b (M Pa) 伸长率 (% ) 宽冷弯180 a= 试样厚度 试样宽度b= 35mm d= 弯曲直径 09M nREL2151210 24537547032d= 01 5 a 06T i L2151210 24537548026d= a 08T i L2151210 29539051024d= 01 5 a 10T i L2151210 35551063022d= 015 a 09Si VL510710 35551061024d= a 16 M nL 21571035551061024d= a 710121034551061024d= a 16M nREL 21571035551061024d= a 710121034551061024d= a (下转第66页) 第5期倪海涛:客车车架构件的冲压工艺53 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 国家客车质量监督检验中心排放与节能试验室 国家客车质量监督检验中心排放与节能试验室主要从事汽车、 摩托车整车排放试验,发动机台架试验, 以及车辆节能和排放净化产品性能试验。 排放与节能试验室现有美国宝克公司2500 M型排放转鼓、 美国加州分析仪器公司(CA I)排放分析仪、 奥地利AVL公司PMA 4?147型发动机试验台和2464电涡流测功机、4000系列五组份气体分析仪、437型 透光式烟度计等一流试验设备。其中2500 M型排放转鼓和CA I排放分析仪组成的系统不仅可以做315 t以 下的轻型汽油车、 柴油车工况排放分析检测,还可以做摩托车工况排放分析检测。该套设备配备了世界上最 先进的数字变频技术及IGBT单元,采用了高精度的全电惯量交流向量测功机,配备有完善的车辆束缚系统 和标定系统;排放分析仪及CV S定容取样设备量程宽、 精度高、 重复性好;整套设备从车辆的惯量模拟、 工况 运行、 定容采样到排放分析、 计算处理全部实现计算机自动控制,速度快,精度高,能充分满足我国、 美国以及 欧洲ECE、 日本等国排放控制检测标准。 中心获得了中国实验室国家认可委(CNACL)的认可证书,意味着我中心出具的检验报告可获得亚太实 验室认可合作组织(A PLAC)协议成员国组织,其中包括美国、 日本、 澳大利亚、 韩国等36个国家、 地区的国 际认可。 国家客车质量监督检验中心是国家质量技术监督局认可的全国六个汽车质量监督检验中心之一,也是 国家环保局授权的国家级新生产机动车排放检测机构,具有科学性、 权威性和公正性。 国家客车质量监督检测中心排放与节能试验室以用户第一、 优质服务为宗旨,竭诚为汽车、 摩托车行业 服务,欢迎各有关厂家、 公司到中心联系试验等业务。 主要检测项目如下表所示: 序号检测项目名称检验标准序号检测项目名称检验标准 1轻型汽车排放污染物 GW PB 1- 1999 GB 14761- 1999 7汽车柴油机全负荷烟度GB 1476117- 93 2汽油车燃油蒸发污染物 GB 1476113- 93 GB 14763- 93 8柴油车自由加速烟度GB 1476116- 93 3汽车曲轴箱排放污染物GB 14761- 19999 压燃式发动机和装用压燃式发动机 车辆排气可见污染物 GB 3847- 1999 4汽油车怠速污染物 GB 1476115- 93 GB?T 3845- 93 10 摩托车排气污染物 (工况法及怠速法) GB?T 14621- 93 GB?T 14622293 GB?T 5466- 93 5汽车发动机性能试验方法QC?T 524- 199911汽车发动机定型试验规程QC?T 526- 1999 6汽车发动机可靠性试验方法QC?T 525- 199912汽车节油技术评定方法GB?T 14951- 94 电 话: 023- 62653145 62653160 传 真: 023- 62653152 网 址:www. chinachri . com 地 址:重庆市南岸五公里重庆交通科研设计院内(交通部重庆公路科学研究所) 联系人:李裕民 王 蓉 E- ma il: enginerong163. net (上接第53页) 4 车架纵梁与横梁冲压的生产设备 411 纵梁的生产设备 车架纵梁的生产需一套专用设备,包括: (1)下料设备。可根据纵梁长度选用相应规格 的加长剪板机;也可采用深喉口的液压剪板机分段 剪切,但加工质量、 尺寸精度不如前者。 (2)冲孔设备。可采用数控冲床逐个冲孔;也可 采用专用加长压力机切边、 冲孔一次完成。 (3)弯曲设备。可采用专用加长压力机压型或 用折弯