江铃汽车驱动桥桥壳本体切边工艺分析及模具

0引言汽车驱动桥桥壳本体的作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等，还具有与前桥一起承受汽车质量以及汽车行驶时承受驱动轮传来的各向反力、弯矩和制动时的力矩，并通过悬架传给车架等功能。为适应承受不同载荷下驱动轮的力矩，其外形通常是从两端到中心呈变截面的异形体。某车型后桥的桥壳本体采用厚度为5.0mm的大梁板成形，再通过上、下2件桥壳本体拼接对焊的方式制作，其结构及主要尺寸如图1所示。零件外形不规则，整体形状尺寸变幅较大，成形中工序件不能准确定位，导致成形前坯料展开理论尺寸与实际偏差较大，为保证零件成形尺寸，在成形后还要进行切边处理。1切边工艺分析从技术和焊接工艺等方面考虑，桥壳本体总成两端需要环焊半轴套管和其他附件，最终靠此控制整车轮距，环焊时要求零件间隙均匀，对零件总长和半边长度要严格控制；而上、下板是通过拼接对焊的方式加工，该部位的直线度、上下错边程度对焊透率影响较大，对切边尺寸和质量要求高。由于零件截面圆弧直边与圆弧部位材料较少，若采用斜楔式侧切边工艺，凹模刃壁太薄，模具零件强度不足，而且斜楔式模具零件加工复杂，制作周期长且成本较高。因此采用该工艺侧切存在风险并增加投入，不适用于此零件成形。通过对零件结构与关键特性进行分析，可以采取先切一边总长后分切一边的方式，即切一边总长、切另一边半边、再切另半边。各工序采取分步的操作方式，先将零件两端切除，控制长度并获得准确的定位基准，然后通过该基准分步进行两侧边部的切边。切一边总长时，零件开口朝上，利用弧形刃口进行垂直冲切；分切另一边时通过水平方向弹性压紧、垂直方向直切的方式，即将零件翻转，水平定位在定位块上，由上、下模在垂直方向进行冲切。（1）切一边总长工序采用外形定位，根据零件底部两侧的过渡圆弧加工仿形定位块，上模两端通过弹性压紧装置压紧零件，保证切一边总长时零件不窜动。（2）分切另一边时将零件翻转，长度方向定好位置，并通过下托板托住零件，压紧装置压紧零件，使零件内腔紧贴圆弧定位块，进行分切。（3）零件完成一边的冲切后，将其翻转并放入第2道工序切边定位，重复上述步骤完成整个零件的冲裁。2模具结构设计经过工艺分析，设计的桥壳本体切边模结构如图2所示。切边模为级进模，切一边总长、分切另一边半边和再切另半边3个工位冲裁，其中分切边2个工序为左右对称布置，零件分步成形。切一边总长工位采用弧形刃口，零件开口朝上放置，利用底部过渡圆弧定位。分切另一边2个工序刃口对称布置，长度方向由端定位块定位，切边方向通过两端圆弧内腔配合圆弧形状的切边定位块进行定位，分切边工序两侧根据零件形状设置托料板，保持零件放置处于所需要的高度，并由气缸活塞杆带动压紧装置进行全程压料，保证零件切边达到要求，模具主要特征如下。（1）切总长凸模4通过直键和螺钉固定在切总长凸模座3上，切总长凸模座3通过螺钉和键固定在上模座2底部，切总长长度通过键和刃口厚度调整；切总长凹模22及凹模座20依据相同原理固定于下模座27上。（2）切总长工序中部设置仿形定位块16，固定于下模座27上，零件通过仿形定位块定位。（3）切总长工序两侧的切总长凸模座3增设切总长压料块15，配合弹簧进行压料和卸料。（4）切边工位两侧设置弹性托料板6，托料板6高度可调，零件水平放置于托料板上，并由压紧装置推向切边凸模组件23。（5）切边凸模座18靠近切总长工序一侧加工凹型避空缺口，保证未切边零件底边不会与切边凸模座18干涉，使零件完好定位。（6）切边工序两端设置定位装置，定位装置包含切边定位块11、端定位块24和调节块25，两侧的切边定位块11通过定位块连杆10相连，连杆底部埋设复位弹簧17，整个定位装置安装于切边凸模座18两端对应的方槽内，使零件在切边过程中连同定位装置能一起活动。（7）两侧的托料板6上安装气缸座7和气缸，气缸活塞杆连接切边压料杆13，并通过气阀控制压紧装置对零件两端压紧和松开。（8）整个托料板6及其附件通过托料弹簧14安装在切边凸模座18两侧，并通过小导柱19导向，零件在切边过程中能和托料板6一起运动。（9）为减小冲裁力并降低冲裁过程的噪声，切边凸模组件23采用波浪形刃口，但切边凹模需与零件外形吻合。3设计要点（1）切总长凸模4下端应与零件端部内腔圆弧形状吻合，上端应比零件形状稍大，保证模具闭合到位时能切断零件两端。（2）切总长凹模22底部圆弧应与零件外形尺寸相符，保证切总长后零件尺寸符合要求，刃口上端设计适当的脱料斜度，便于零件脱模。（3）切边工位两侧的托料板6高度调整合适，使零件放置时其中心刚好与切边定位块11中心处于同一高度。（4）切边定位块11与定位块连杆10安装后，切边定位块11上表面高于切边凸模组件23最高点1.0~2.0mm，保证零件放入时不与切边凸模组件23干涉。（5）切边定位块11上设计调节块25，通过调节块25能调整零件切边量，使切边零件合桥管径在一定范围内调整。（6）切边定位装置和托料板要求垂直方向活动顺畅，保证模具零件工作时，零件、切边定位块11以及托料板6能随上模运行而运动。4结束语经过实际生产证明，此成形工艺结合切边模的应用，可保证成形零件各尺寸和使用性能均达到要求。该成形工艺降低了侧切工艺和模具零件强度不足等因素造成的风险，简化了模具结构，保证了模具质量，降低了生产成本。切边模零件易于加工，结构可靠，质量稳定，对类似零件的工艺及模具设计提供了参考。

▍原文作者:刘德林

▍作者单位：江铃底盘股份有限公司

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