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浅析BEV3电池壳横梁项目的应用及工艺研究

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：谢峰

[导读] 在汽车市场的竞争越来越激烈，汽车升级的速度也更快。许多应用于汽车面板部件由于复杂的模具设计和长周期的关系，成为限制新模型开发的瓶颈因素。因此，提高了汽车面板的模具设计效率和降低生产周期的课题。

上海凌云工业科技有限公司谢峰

摘要:在汽车市场的竞争越来越激烈，汽车升级的速度也更快。许多应用于汽车面板部件由于复杂的模具设计和长周期的关系，成为限制新模型开发的瓶颈因素。因此，提高了汽车面板的模具设计效率和降低生产周期的课题。我们分析了前壁内径交叉光束的冲压工程，并通过引入模具设计工程来扩展了汽车面板模具的设计点。模具结构复杂，设计合理，符合产品设计要求，对提高生产效率的生产有效。
关键词:工艺分析；模具设计；变强度；汽车横梁
        引言
        电池壳横梁是应用在汽车底盘部位，是主要的结构件、受力件及装配固定件，用于电池包的固定。工艺主要是：主体横梁1500MPA超高强钢的辊压成型，同时保证单品及成品精度在±0.2mm。次要装配件是冷冲件及热成型零件；总成焊接工艺是激光填丝焊、激光穿透焊，MAG焊。工艺上主要难点是超高强刚的辊压精度的控制，及总成5米焊接长度的精度控制（热变形）。
        1工艺分析
        1.1冲压工艺分析
        大型汽车覆盖件属于前外侧面板和内侧焊接了前面板的大规模汽车面板。部分面积很大，容易扭转和反弹。因为部分很细很长，所以形成后需要变硬。因此，部分必须采用深的设计图。通过分析部分数值模型和样品部分，部件表面的大部分在同一平面上，可以同时绘制许多表面和步骤。另外，左右的台阶有9mm的孔。深光圈加工后，形状需要用凸缘成形，之后，将修剪、冲头冲孔9mm。由此，能够确保孔的形状和9mm孔的正确位置。通过以上分析，零件的制造工序决定为4个工序。也就是说，在修剪绘制（1）的左右两个凸台的外侧的所有表面和台阶都被提取出）。→修剪和打孔（修剪外侧轮廓的所有边缘和孔并进行打孔）→成型（绕部件旋转）。
        1.2 冲压工艺
        在冲压加工中，冲压工序分为分离和成型两个主要过程。分离过程主要是沿确定的轮廓分离工作块和空白，以实现期望的效果。形成工序是指在确保空白的完整性的前提下空白的塑性变形，以获得碰撞防止部的期望尺寸和形状。根据冲压工序，冲压加工可以分为空白、冲头、切断、弯曲、伸展、法兰、修剪和成形。由于汽车抗撞光束的复杂形状，大结构尺寸，高质量和刚度要求，很难一次形成，并且需要经过多个步骤来获得满足要求的部件。在防止汽车碰撞交叉光束的冲压工程设计中，不仅需要满足当前汽车生产企业的生产效率需求，还需要结合生产成本和经济因素。我们还回顾了防止碰撞交叉光束的冲压工程计划。工程包括冲压件分析，冲压工程计划决定，压印和结构选择，冲压装置选择。同时，部件是非桶部件，其具有更高的性能要求，但是需要考虑到反碰撞波束形成后具有一定的刚性。以防止汽车碰撞光束为例，防碰撞光束材料为B510L，其长度约1.2m，宽度约0.4m，空白厚度1.5mm，深度90mm。汽车防撞部件应根据满足顾客的设计要求来制造。因此，防止碰撞光束的外观，稀疏率，变形有效性。因此，冲压加工工序的关键点是不能充分成型，需要大的拔出力，使用具有大的引力，大行程，均匀的压力分布的机械装置，应考虑废料的大小和模具结构的复杂性。可以首先通过部件外侧的锥形位置进行垂直修剪或侧修剪，然后进行成形。汽车反碰撞梁上有直径37mm的规则圆孔。而且，为了减少处理技术的数量，可以结合打孔和修剪过程。
        1.3 拉伸工序设计
        在绘制设计中，首先确定每个工程的工作坐标系，首先确定数字模拟的跳跃方向和数据点。在深光圈加工开始时，检查冲头和板金的接触状态，避免冲头和薄板金属的相对运动对冲头效率的影响，改善部件的表面质量。第二，在冲压面的设计中，为了得到适当的冲压部件，需要保证亚织物光滑光滑，以防止冲压加工时薄片的褶皱。同时，按压面的设计应尽可能简单，为了避免某个方向产生较大的横向力，优选平面和倾斜面。由于汽车碰撞防止部的大型化，如果采用一小时成形处理，则不能在时间上排出冲头产生的废弃物。因此，在防止碰撞的冲头、即边修剪冲头、边修剪冲孔的设计中，采用两个工序。修剪线是根据请求确定的，并且采用结合楔形修剪和垂直修剪的方法来剪除正在修剪的圆孔。在确定修剪线之后，应确定修剪线，并尽可能地沿垂直于抗冲突波束的轮廓的方向。在条件不匹配的情况下，可以将楔形处理用于修剪。在使用楔形方法的情况下，修剪方向和轮廓的角度必须小于15°，30°以上。在确定修剪方向之后，应充分考虑下一个凹模设计过程，以确保凹模结构的简化，并避免后续过程中不必要的故障。
        1.4 整形工序设计
        整形工序是整个冲压工序的最后一道工序。经过以上的工序，空白的形状接近成品的形状，但是需要零件的形状。因此，在防止冲突波束的过程设计中，应整形以便于校正和检查冲突防止波束的形状。由于反碰撞光束的复杂表面和一些小直径的半径，容易具有缺陷，例如成型过程中的裂纹或损伤。因此，为了便于描绘作业，根据实际情况，可以大幅度地成形描绘菲亚特。在成型工序中，为了满足碰撞防止梁部分最终形状的设计要求，在成型工序中结束压轴，调整部件的最终形状，提高部件的加工精度，满足零部件的设计要求。
        2 汽车横梁冲压模具设计
        2.1 凹模、凸模及定位装置设计
        在汽车防碰撞交叉光束的制造中，凹模是冲压过程的必要部件。根据不同的功能和过程，汽车冲突防止交叉波束的晶片可以被划分成绘制模、修剪和冲孔模、修剪模和成型模。凹模是凹模的基础。受文章长度的限制，以防止汽车碰撞交叉光束的拔出模具为中心，介绍了从冲头、模具到定位装置侧面的汽车碰撞防止型波束成形模具的设计方法。汽车防撞交叉梁的冲头设计包括防撞十字冲头的生产和简介的生产。在冲头设计中，反碰撞光束必须向上延伸以形成立方体并修正冲头表面。为了得到拔出冲头主体，设计轻量化孔和引导板的设置位置。在表面部的设计中，制造工序与冲头设计步骤一致，延长打孔线切断表面，最终形成表面。为了实现轻量化的目的，在制作防止汽车碰撞的交叉光束的描绘模量时，可以从中间面抽出立方体，凹模沿线的方向修剪。

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而且，得到的表面是从凹模的立方体中减去的布尔。然后，获得反冲突的图案化帧。然后，框架可以打洞。同时在凹模内追加肋条得到模具。在设计芯压床设计时，芯压床的凹模首先需要我们制作一个特定尺寸的立方，确定绘制面的外形，并用立方体和布尔减法操作立方体创建一个预定义的预定义设备，并分析弹簧顶部设备。下模顶板和注射器引脚最终获得了芯压床设计方案。4定位装置设计定位装置是碰撞模上的定位装置，固定光圈模的上下模具。在定位装置的设计中，为了保证定位块的位置与工作表线垂直，需要考虑按压面的高度。定位块的位置与工作表线相对垂直。定位装置的设计需要考虑冲压面的高度。
        2.2 修边冲孔模的特点
        1）从模具的实用性、经济性、安全性开始，在设计工序中，尽量简化模具结构，使用多个铸件，减少铸钢的使用，减少模具制造成本；
        2）零部件的定位方法简单可靠。冲压加工方向与前工序一致，避免生产工序的掉头，降低工人的劳动强度，有助于实现流程店。
        3）通过使用废弃物、废弃物箱回收废弃物，为将来的模具维护带来极大便利，缩短模具制造周期；
        4）废弃物回收简便合理降低工人的劳动强度；
        5）在压床上插入小回车板。因为不使用便于模具维护的压力释放装置，就可以得到易碎的小打孔；
        6）只有在模具加工部使用模具钢，特殊成型孔的打孔模采用了凹模的楔形构造。这降低了凹模的加工量，促进了将来凹模的维护，并且降低了凹模的制造成本。
       2.3 BEV3电池盒横梁及本人设计
        BEV3是通用下一代主力车型，电动车。平台包括三个品牌，别克，凯迪拉克，雪佛莱。量产地为武汉、上海。
        该产品是新能源汽车电池包的组成零件。在电池包总成中是主要的结构件、受力件、装配固定件。使用的材料强度高，主要是1500MPa，是目前大量应用的最高强度材料；产品精度要求高，装配安装点要求达到+/-0.2mm；产品是焊接结构，焊接结构复杂、焊接长度达到近5米，综合各方面看，该产品是目前技术要求最高的零件之一。
        1)通过对焊接热变形分析，结合焊接试验。从初始的焊接变形严重的直焊缝，改为曲线焊缝形式。焊缝方式改变后，对减少焊接变形量效果明显。同时，减少焊接耗材（单条焊缝减少约18-27%。）。在焊接过程中，也采用了双侧同步焊接方式，也避免分侧焊接产生变形的问题。
        2)零件尺寸精度方面。该总成由10个零件组成，配合关系不同也会影响总成的尺寸精度。根据焊接过程中总成尺寸的变化，对不同焊接工序的零件尺寸做出调整，重新确定了各单件的尺寸、公差要求。通过以上改进，使该总成产品的尺寸合格率达到图纸要求。
        3 凯迪拉克应用BEV3电池
        3.1凯迪拉克首款纯电SUV
        通用汽车的豪华品牌凯迪拉克最终推出了被称为首款电动SUV。如上所述，Lyriq是通用汽车的许多基于BEV3的电动汽车之一，它是正式开始的第一个。通用汽车计划通过这一电动SUV在10年内将其改为集中于纯电动汽车的高级品牌凯迪拉克。通用汽车确认了凯迪拉克的第一个纯电动SUV将在2022年底之前在美国上市，但尚未确认在哪里生产。它以前曾报道过型号可以在2022年初期在中国开始，但凯迪拉克否认了这一点。关于建模，Lyriq是基于2019年1月底由凯迪拉克所显示的渲染。凯迪拉克确认了显示器车和最终的大量生产车之间的接近度从80%到85%。通用汽车还透露了一些与生产相隔两年多的纯电动SUV的细节。它将建设在GE的新BEV3架构和电池系统（可能是在俄亥俄合资工厂生产的LG化学新的大规模电池）。首席工程师马蒂霍根强调，该项目将“从伏特和伏特和所有GE之前的电动汽车计划中学习到的一切”加以利用。有助于加强与电动汽车的驾驶和操作有关的碰撞保护、身体的坚固性。
        3.2 技术上的优势
        Lyriq在驾驶和处理上完全利用电动汽车的优点。关于造型，Lyriq表示了凯迪拉克的新家庭的遗传基因（例如多个LED照明带的前格栅那样的凯迪拉克的新家族基因）。而且，当车辆开始时，垂直前灯的渐进照明、滑动后卫造型和分立式尾灯设计（这都将突出奢侈电动SUV所应具备的技术和未来的感觉）。并且，这些设计要素在其他的凯迪拉克模型中绝对没有出现。在车厢内部，更创新的配置是33英寸LED弯曲触摸屏，与转向轮背面的乐器显示器集成。关于智能驾驶的设定，与特斯拉的自动驾驶支援相似，凯迪拉克还将在“超级邮轮”系统的最新版本中装备Lyriq。系统具有包括汽车线路变更和高精度地图在内的一系列的运转支援功能。它可以在北美20000英里的公路网络上使用。通用还提供了一种新的功能，称为“远程监控停车”，Lyriq。而且，那个可以让司机平行或垂直停车场停车。
        4结束语
        对于这种大型面板，本文简要介绍了冲压工艺，装置选择，修剪和冲孔模具的设计方案。描述了模具设计的注意点，模具材料的选定，重要的工艺参数的计算。模具在良好的状态下，不仅满足了产品的质量要求，还大大降低了生产成本，提高了生产效率，为企业创造了良好的经济效益。
参考文献：
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[2]吴成平,孙江平,邓正维,蒋云鹏,杨希志.某新能源商用车传动轴布置夹角设计[J].汽车零部件.2019(09).
[3]周站福,王振涛.纯电动汽车布置技巧应用[J].汽车文摘.2019(09).