折弯工艺在卡车纵梁开发中应用 - vogel · 整体冲压 工艺 产品尺寸 ......
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折弯工艺在卡车纵梁开发中应用
单 位：一汽技术中心
报 告 人：谢 连 庆
日 期：2017.8.15
中国汽车工程学会制造分会2017年会
目 录
试验过程 3
1
纵梁折弯工艺 2
结论 4
纵梁生产工艺现状
2
3
1. 纵梁生产工艺现状
1.1 纵梁主要结构形式
直梁式
曲梁式
等截面梁
变截面梁
根据车型不同，纵梁分直梁式、曲梁式，又分等截面梁、变截面梁。
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1.2 纵梁传统生产工艺
1. 纵梁生产工艺现状
5000吨液压机 纵梁整体冲压模具
优点：
生产效率高；
产品一致性好；
适合少品种大批量生产。
缺点：
设备吨位大、造价高；
模具复杂、制造成本高、
制造周期长，调整工作量大；
纵梁表面划伤；
不适合多品种小批量的纵
梁和超高强度钢板纵梁生产。
模具镶块 整体冲压纵梁表面划伤
国内车架纵梁传统生产工艺主要是采用大型压力机通过成形模整体冲压成形。
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1. 纵梁生产工艺现状
1.3 超高强度钢板纵梁生产工艺
整车产品种类越来越多
车型更新速度逐渐加快
整车降重、降成本
超高强度钢板纵梁 回弹角度一致性不高
整体冲压工艺 产品尺寸一致性差
影响车架总成质量
大批量生产
辊压+折弯工艺
换型速度快
专用设备
纵梁辊压线
纵梁折弯专机
辊压+折弯工艺正成为纵梁生产一种趋势，新产品开发时不适合用价格昂贵的专机进行调试。
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2. 纵梁折弯工艺
纵梁折弯模具结构示意图
1-活动压弯凸模；2-固定压弯凸模； 3-压弯凸模座；4-锁紧装置； 5-凸模摆动座； 6-压弯凹模
2.1 纵梁折弯模具
换型快
回弹不易控制
品种多
纵梁折弯模具
普通油压机
折弯角度柔性调节
调整方便
适合回弹角度难以预测的超高强度钢板纵梁成形
不同纵梁产品只需调整成形部分，实现了在同一模架下不同纵梁产品的柔性生产。
设备价格低、无需专用设备
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2. 纵梁折弯工艺
2.2 纵梁产品
某车型用700L纵梁产品图
纵梁材料：700L
板 厚：9mm
关键尺寸：70±3 mm
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2. 纵梁折弯工艺
2.3 纵梁折弯工艺分析
槽梁坯料
一序折弯：槽梁开口向下
二序折弯：槽梁开口向上
纵梁折弯工序
纵梁折弯包括开口向下和开口向上两序折弯
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2. 纵梁折弯工艺
一序分析模型（开口向下） 二序分析模型（开口向上）
压弯凸模 压弯凸模
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2. 纵梁折弯工艺
回弹后
回弹前
回弹后
回弹前
纵梁折弯件回弹前后状态对比图
工序 开口向下 开口向上
回弹量（%） 30.1 18.6
翼板变形区 压缩类 伸长类
根据压缩、拉伸变形真实应力应变曲线，等应变前提下压缩变形较拉伸变形回弹量大，
与有限元分析结果吻合。
2.3.1 纵梁折弯件回弹量
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2. 纵梁折弯工艺
变形放大5倍
开口向下工序纵梁折弯件起皱状态图
压弯凸模与凹模单边间隙：料厚加2.65mm
翼板变形区内外表面尺寸波动：2.65mm
试验时需在间隙部位加调整垫片减小模具与坯料间隙，缓解起皱问题。
模具间隙
2.3.2 开口向下折弯工序纵梁翼板起皱趋势
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2. 纵梁折弯工艺
2.3.3 开口向上折弯工序纵梁翼板开裂倾向
等效应力分布（开口向下）
厚度分布图（开口向下） 厚度分布图（开口向上）
等效应力分布（开口向上）
开口向上折弯时翼板端面质量不好、存在应力集中源易导致翼板开裂缺陷产生。
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3. 试验过程
3.1 纵梁折弯试验
纵梁折弯模具 630吨液压机
试验设备：630吨液压机 纵梁材料：700L
纵梁折弯件
利用630吨液压机和纵梁折弯模具完成700L纵梁试制开发，产品尺寸达到设计要求。
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3. 试验过程
3.2 工艺难点及解决措施
解决措施：通过调整模具限位高度柔性控制折弯角度，并在折弯过程中通过测量两
处折弯的高度落差进行保证。
限位器
件号 1 2 3 4 5
测量值（mm） +1.5 +1 -0.8 -1.5 -0.5
+1.8 +1.6 -1.2 -1.2 +0.6
技术要求（mm） 70±3
件号 6 7 8 9 10
测量值（mm） -1.2 -1.7 -0.9 0 +0.8
-1.5 -1.4 -1.5 -0.5 +1.2
技术要求（mm） 70±3
折弯模具限位器 纵梁关键尺寸检测结果
⑴ 超高强度钢板回弹角度难以控制。
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3. 试验过程
解决措施：
①开口向下折弯序起皱
调整压弯凸模垫块位置和侧向调整板长度；
减小毛坯与模具间隙。
②开口向上折弯序开裂
翼板端面打磨-消除撕裂带及微裂纹影响；
尖角倒圆角，消除应力集中源。
翼板开裂
翼板起皱
⑵高强度钢板纵梁翼板起皱、开裂。
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3. 试验过程
解决措施：通过斜契自锁机构对纵梁折弯部位附近区域夹紧。
纵梁定位、夹紧结构
⑶纵梁毛坯的定位、夹紧困难。
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4. 结论
关键技术特点：
⑴ 在普通压床上以折弯工艺取代整体冲压工艺
大幅减小设备投资，设备吨位降低80%以上，解决了模具和制件划伤问题。
⑵ 开发出一套柔性模具，实现折弯角度的柔性调节
解决了超高强度钢板折弯高回弹问题。
⑶ 换型时仅需更换少量模具零件即可进行新产品试制
后期投入非常小，模具调整量小、试制周期短，降低了开发成本。
成果、应用：
相关技术获得国家实用新型专利和集团公司科技进步三等奖;
相关技术已应用于一汽集团公司J6、消防车、895长头自卸车等500L、700L新纵梁产
品的试制开发和小批量生产中。
