由于高強板特別是抗拉強度大于780MPa的超高強鋼,其延伸率差,利用輥壓復(fù)合成形工藝來生產(chǎn)異型冷彎型鋼成為必然,像保險杠本體、防撞桿、門檻件、座椅軌等。而帶孔異型冷彎件則需要利用在線沖裁、焊接、自動化切斷等設(shè)備來組合一條全自動輥壓線,也就需要突破一些技術(shù)關(guān)鍵。
一、汽車異型輥壓件自動化生產(chǎn)簡介:
同傳統(tǒng)冷彎型鋼一樣,一般分為開口和閉口兩種。門檻、導(dǎo)軌大多是開口型鋼,開口保險杠本體很常見,由于受傳統(tǒng)的沖壓工藝所限,過去基本上都是開口型材,后來很多車型仍沿用,像老別克GL8、捷達、起亞、榮威350等。而目前大多數(shù)保險杠本體為閉口B型鋼,國外某些輕型汽車縱梁也采用閉口冷彎型鋼;車門防撞桿則以圓管居多,也有長橢圓、異型截面防撞桿(見圖1)。
圖1 防撞桿
門檻類零件(見圖2)基本上是開口型,端頭形狀復(fù)雜,而且中間、邊部需要沖切或局部壓凹。
圖2 門檻件
座椅導(dǎo)軌(見圖3)多以沖壓工藝為主,隨著高強度材質(zhì)的使用,輥壓成形工藝得以推廣應(yīng)用。
圖3 座椅導(dǎo)軌
輥壓保險杠一般是大于780MPa的高強度材料,型面較為復(fù)雜,有的還要成弧形(見圖4)。這類產(chǎn)品大部分均帶有無規(guī)律的孔,個別孔位精度要求較高,工件上孔數(shù)不等。生產(chǎn)線集成沖孔、焊接工藝,已在生產(chǎn)中大量推廣使用。配合數(shù)控技術(shù),可有效地控制彎曲后孔位精度。輥式中、高頻焊、在線激光焊接工藝在國內(nèi)也已成熟應(yīng)用。
圖4 保險杠
二、高強度異型材生產(chǎn)設(shè)備介紹:
針對汽車零部件產(chǎn)量較大、準(zhǔn)時化生產(chǎn)嚴(yán)格、精度要求相對較高等特點,其生產(chǎn)設(shè)備多采用自動化線,作為保險杠本體的輥壓件,其生產(chǎn)工藝是從開卷-(校平)-切頭對焊;送料沖孔(壓?。﹩卧捷亯撼尚?、切斷以及在線焊接技術(shù)應(yīng)用,自動化、可靠性的要求越來越高。
高強度(一般抗拉強度小于1200-1450MPa)冷彎型材,其孔型可以采用在線或線下加工,但為了提高生產(chǎn)效率一般對不影響滾輪設(shè)計的部位進行輥壓成形前局部沖凸,大多數(shù)需要在線預(yù)沖。提前預(yù)沖的板帶,在成形過程中會出現(xiàn)孔位漂移、孔型畸變,甚至?xí)淖冚亯鹤冃螜C理、改變回彈量,進而影響產(chǎn)品精度,使廢品率提高。
2.1、開口高強度型材輥壓生產(chǎn)線
特色工件就是門檻件以及部分保險杠本體。與傳統(tǒng)的輥壓成形工藝路線相同,大多可以利用開卷、輥壓成形、切斷機組來生產(chǎn),切斷后再來做沖壓加工。所不同的是高強度冷彎型材成型機必須剛性足夠、精度更高,來減少回彈,確保產(chǎn)品精度。而對于需要彎弧、孔型復(fù)雜、局部預(yù)凸的型鋼,則必須配置校平機、在線沖孔設(shè)備。在線沖孔機一般采用液壓機、多模位液壓機,機械壓力也可選用,但適應(yīng)范圍相對較窄。
開口保險杠的彎弧比較復(fù)雜,由于高強度鋼截面回彈難以控制,邊部在線彎曲容易起皺,所以輥壓成形設(shè)備是關(guān)鍵。當(dāng)然,也可以線下拉彎完成。
2.2、閉口高強度型材輥壓自動生產(chǎn)線
閉口保險杠輥壓件,一般是B型,焊口大部分在型材中部,需要在成型后把兩層金屬焊接在一起,以滾焊工藝為主。管式防撞桿是對縫焊接,可以高頻或者激光焊,對于鍍鋅板則選用激光焊最佳,焊接強度高,熱影響區(qū)小。
無論采用何種焊接方式,焊后整形要充分,必要時使用芯子增加整形道次。彎弧時,模具設(shè)計考慮截面特性,防止變形。
2.2.1、兩種型材輥壓線的通用設(shè)備
高強度輥壓件生產(chǎn)要實現(xiàn)自動化,必須把沖孔、壓印、彎曲、焊接、拉深等加工工藝集成到生產(chǎn)線中,一次完成型材零件的加工。隨著輥壓技術(shù)的日趨成熟,光、電、液控制技術(shù)的發(fā)展,也使高強度零件自動化生產(chǎn)變得簡單了。
?、匍_卷機:主要是結(jié)合高強度材料彈性比較大的特點,壓料、防止散卷功能是必須的,以保證安全生產(chǎn)。
?、谛F綑C:一般認(rèn)為,校平機是在線沖孔輥壓線的必須設(shè)備,但實踐證明對于高強度材質(zhì)、孔位要求相對較低、型面較窄的冷彎件生產(chǎn),校平機是可以省掉的。
?、蹧_孔單元:這類型材長度一般在900-1500mm,大多采用一次性沖孔,所以就要選用臺面較大的設(shè)備,為了擴大適應(yīng)能力,降低投資成本,快速液壓機是首選設(shè)備。必要時可以增加壓印機,完成零件上的標(biāo)識沖壓。因為傳統(tǒng)的輥印工藝需要在輥子母線上刻字,工作時字體容易脫落,另外由于材料表面硬度高等原因,不再適用。
?、茌亯撼尚螜C:和傳統(tǒng)成型機不同,要適應(yīng)高強度板的輥壓,所以其驅(qū)動性能、設(shè)備剛性、傳動精度均需要大大提高。牌坊支架的快換結(jié)構(gòu)也是經(jīng)常采用的,可以選用半自動控制的氣動牙嵌離合器結(jié)構(gòu),實現(xiàn)多品種生產(chǎn)。軋輥精度和耐磨性更是高強度輥壓件穩(wěn)定生產(chǎn)的重要因素。
⑤切斷機:一般采用液壓切斷,對于高強度輥壓件,切斷過程會產(chǎn)生更大的熱量,同時由于材料屈服強度高達1000MPa以上,刀具壽命比較低。所以刀口設(shè)計、模具材料的選用至關(guān)重要。
2.2.2、生產(chǎn)線特殊工藝裝備
1)在線焊接設(shè)備
主要用于閉口冷彎型鋼需要在線焊接、連續(xù)生產(chǎn),它是影響輥壓件的工藝關(guān)鍵點,特別是作為汽車安全零部件。目前國內(nèi)采用的焊接方式主要有兩種:
①斷續(xù)滾焊:斷續(xù)滾焊時,滾輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,工件連續(xù)移動,電流斷續(xù)通過工件,形成的焊縫由彼此搭疊的熔核組成。通過自動控制,可設(shè)定焊點間距、焊接電流、在線修整電極焊輪。由于電流斷續(xù)通過,滾輪設(shè)計內(nèi)冷,附加外冷。在休止時間內(nèi),滾輪和工件得以冷卻,因而可以提高滾輪壽命,減小熱影響區(qū)寬度和工件變形,獲得較好的焊接質(zhì)量,沒有連續(xù)滾焊時的缺點。當(dāng)然缺點是斷續(xù)滾焊時,在熔核冷卻時滾盤已離開焊接區(qū),沒有充分的鍛壓過程,熔核在壓力減小的情況下結(jié)晶,很容易產(chǎn)生表面過熱、縮孔和裂紋。
目前,高頻焊接和中頻焊接是普遍采用的。中頻焊接的頻率為1000Hz,比工頻的50Hz的焊接控制快,中頻焊接的電流響應(yīng)時間為1ms,比工頻的20ms快20倍,調(diào)整精度大大提高,從而更好地保證焊接質(zhì)量。
?、诩す夂福阂蚱浜附訜嵊绊憛^(qū)小,對于鍍鋅材料焊接具有較大優(yōu)勢,閉口防撞桿的生產(chǎn)中應(yīng)用較多。
2)整形
正像普通焊管工藝一樣,閉口型鋼輥壓成形焊接后,整形是必須的,它不僅能提高截面精度,同時也是焊接后冷卻、定型所必需的過程。整形方式、設(shè)備結(jié)構(gòu)因產(chǎn)品而異。
3)芯子
高強度材質(zhì)回彈大,需要的過彎量很大。對于閉口型材,孔彎道次多,很難一次成型到位,所以要想達到理想的型面精度,甚至是防止彎弧過程中的截面變形、起皺,都必須增加芯子。具體要根據(jù)不同截面、板材厚度來設(shè)計。
4)彎弧裝置及弧形零件的切斷問題。
保險桿輥壓件,彎弧方式多為三輥或四輥式,尤其B型截面最常用。對于立面復(fù)雜或口字型截面,輥式彎弧容易起皺,曲率達不到要求,組合口模彎圓也是選擇方式之一,不過需要選用硬度高、潤滑性能好的模具材料。向上還是向下彎弧,取決于工藝設(shè)計?;⌒渭那袛?,無論是停機還是飛剪,既要考慮切刀壽命,還要充分考慮弧形變化對模具的影響。
【興迪源液壓機設(shè)備優(yōu)勢】
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