汽车门槛件辊冲一体化成型设计研究

发布时间：2020-09-19 10:20

　　汽车门槛件是车身的关键结构件,其安全性涉及到整车侧碰和驾驶员防护,以往门槛产品使用低强度钢冲压成型,需要较厚板来保证安全性,整体重量偏重。在车身轻量化的趋势下,使用高强钢可大大降低汽车门槛件的重量。由于高强钢其断后伸长率较低,无法使用传统冷冲压大深度拉延来完成成型,而辊压一体化成型技术,即通过配置多个道次的轧辊将板材进行逐次的横向弯曲变形以形成特定形状的截面,成为解决高强钢加工工艺的有效手段。本文针对汽车门槛件类产品,开展辊冲压一体化自动成型的设计和研究,主要内容包括:(1)根据汽车门槛件产品结构特征,制定了“辊压成型前处理——辊压成型——辊压成型后处理”三大部分工艺流程,其中辊压成型前处理包含“钢带开卷—引送料及对焊—前冲压成型”,辊压成型后处理包括“后冲孔压型—切断—码料”。(2)针对辊压成型前处理工艺要求,开展钢带开卷、引送料、剪切对焊及前冲压单元的设计。(3)根据辊压成型理论,分析坯料弯曲成型时的变形过程,对其进行受力分析,计算成型力及成型扭矩;分析成型扭矩的主要影响因素,确定最佳折弯角度和成型道次。(4)对辊压成型机身进行工艺及结构优化,并对优化前后的辊压成型机身进行应力、应变分析。(5)在辊压成型部分及后冲压部分设计柔性装置,以满足辊冲一体化成型多工装兼容及快换要求。(6)针对辊压成型后处理工艺,设计双模共线生产,实现不断料左右门槛件后冲压模具的更换,并完成等长度切断及自动码放料等装备设计。本文研究成果为该汽车门槛件辊冲一体化装备最终达到生产效率、精度、自动化程度均较高的工业水平提供了有力的指导。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U466;U463.82
【部分图文】：

装置图,乘用车,连续生产,门槛

121-开卷装置；2-送料、剪切及对焊装置；3-前冲压装置；4-辊压成型设备；5-后整形设备；6-切断装置；7.码料装置图 2-3 某乘用车汽车门槛件连续生产示意2.4 辊冲一体化设备一般组成辊冲一体化设备主要由开卷机、引料、送料机、剪切对焊装置、压机、成型机组、后整形部分、切断机构、码料装置等组成。（1）开卷机一般开卷机为单头可伸缩悬臂式卷筒，采用四连杆式悬臂涨缩结构，电、液压自动松开及涨紧（蓄能器保压，保证在运作过程中不松卷）。为方便操作和送料速度的自动控制需采用变频控制、采用气动刹车机构，启停用光电开关控

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1-弧焊装置；2-压料装置；3-夹料装置；4-裁切装置；5-伺服引料机；6-托料机构图 3-2 某乘用车汽车门槛件成型工艺-引送料及对焊3.3 前冲压单元设计冲压单元是为了冲压汽车门槛件产品的安装、避让等设计孔位，该孔位在辊压成型后出现在侧壁等位置，后续加工困难，故为了优化工艺，该孔位在辊压成型前进行冲压成型。前冲压单元如图 3-3 所示，送料方向为右至左。为保证钢带上孔能够冲裁出，该冲床采用 400 吨快速压冲机构，驱动方式采用液压。冲压单元附带伺服送料装置，送料速度 40 米/分钟，送料精度±0.10mm，采用闭环控制，液压冲床液压系统电机采用变频调速。由于冲压单元为停料冲压，而下道工序的辊压成型为连续生产，冲压机与辊压成型部分需要预留出储料区域。在储料区域高地位置上安装光电传感器，冲压单元的送料伺服电机的启停有光电传感器控制，当处在下方的传感器检测

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1-冲压单元；2-伺服送料装置；3-托料装置；4-储料单元图 3-3 某乘用车汽车门槛件成型工艺-冲压单元.4 本章小结本章主要研究了辊压成型前工艺及装备设计。开卷部分实现自动开卷及压料能，保证开卷过程中不会出现散料等问题；引送料及对焊装置实现带卷的引功能，在不同带卷更换时，对上卷料的尾部和下卷料的头部进行裁切，保证接缝与成型方向的垂直度；前冲压单元实现产品辊压前冲孔的功能，同时储区域的设计保证了辊压成型中连续生产。

【参考文献】