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【摘 要】通常，汽车软工装“U”形梁类冲压件在制造中存在翻边、侧壁、底面回弹等缺陷，导致各型面搭接存在不同程度的离空，其中侧壁弧形回弹引起的离空最大，不利于翻遍搭接。文章设计了一种“U”形梁类钣金件回弹校正装置，旨在降低软工装制造阶段“U”形梁类侧壁回弹校正的难度，同时降低操作人员的工作强度，缩短校正修模周期，提高手工校正精度，保证零件的精度要求。文章介绍了梁类钣金件回弹校正装置的组成结构、工作原理和使用过程，分析了该装置在开发过程中需解决的技术问题和采取的方案，总结了该装置的应用带来的有益效果。
【关键词】回弹；校正；旋转；支撑；导向
【中图分类号】U472 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）07-0050-02
1 概述
汽车开发样车软工装钣金件制造阶段，因项目开发周期限制，同时为节约开发成本，“U”形梁类钣金件一般会采用普通拉延模具结构或带底面预紧结构的成型模具结构单序成型，也不再另外开整形模具进一步整形，从而造成部分零件底面、翻边面、侧壁等部位均存在一定程度的回弹，尤其是型面结构复杂和底面起伏较大时，零件回弹现象更为严重。此类回弹可通过采用手工钣金进行校正，但因汽车“U”形梁类零件材料强度高、型面结构较复杂，极易导致手工校正难度大，工作强度高，精度差，效率低，制造成本高。为解决以上普遍存在的问题，我们设计制造了一种可以修整“U”形梁类钣金件回弹和提高其制造精度的校正装置。本文简要论述了一种梁类钣金件回弹校正装置的开发技术。
2 汽车梁类钣金件回弹校正装置的原理和应用
本文设计的汽车梁类钣金件回弹校正装置如图1所示，其构成形式包括压头、底板、工件、垫块、横杆、滑块、滑块支座、滑动杆、弧形槽孔、横杆支架、滑向导条、滑槽、支撑块、垫片、“T”形槽、压板底座、螺栓、螺母、千斤顶、标尺。
回弹校正装置由底板、横杆、旋转机构、支撑组件、垫块及螺栓组件等组成。支撑组件可拆卸固定在底板上，工件侧向架在可调节长度和宽度的支撑组件上，垫块搁置在工件侧壁上，横杆可旋转架于底板上，且横杆一端铰接有压头且可与垫块相抵，横杆中部铰接于底板上。旋转机构包括有带动横杆横向滑动机构和带动横杆端部上下滑动的升降机构，升降机构与滑动机构底部连接，滑动机构的一部分在横杆端部中间处与横杆端部滑动连接。滑动机构包括滑块和设置在滑块中间的滑动杆，横杆端部中间设置弧形槽孔，滑动杆穿设于弧形槽孔内，滑块设置于底板上且可滑动。升降机构则固定在底板的千斤顶上，千斤顶的顶端与滑动机构底部固定。底板上固定有滑块支座，滑块支座与滑块在竖向上下滑动连接，滑块两侧壁外表面设置有滑向导条，滑块支座上设置有滑向导条，滑向导条与滑槽滑动连接。此外，底板设有压板底座，压板底座上设置有“T”形槽，支撑块下方设置有导向条，导向条形状位置与“T”形槽对应，压板底座与支撑块插接，导向条插接于“T”形槽内，支撑块与压板底座可拆卸固定。螺栓组件包括螺栓和螺母，支撑块通过螺栓组件与压板底座固定，螺栓伸出支撑块，螺母与螺栓螺纹连接。
回弹校正装置使用过程如下：首先，在自由状态下，操作员A根据工件深度大小及侧壁单一型面长度，确定所需的支撑块的数量，并参考支撑平台上的双向参考标尺及其零线，将支撑块调整到适当位置，最佳状态为2组支撑块应以标尺零线为参考对称布置，并用压板螺栓、螺母及压板底座夹紧，再继续由操作员A将工件相应回弹位置的侧壁型面贴紧垫片放置，并手持工件，将垫块放入工件与压头之间。然后，当操作员A继续手持工件时，操作员B控制液压千斤顶上升，推动滑块垂向上行，由连接在滑块上的轴销接触横杆一端弧形槽孔推动横杆B端头向上摆动，由此带动连接在横杆A端的压头下降，使之贴紧垫块，然后压紧压平工件侧壁，直至工件侧壁产生1～5 mm反向回弹时，在适当压深位置停止，并保压1～5 s。压深值一般控制在1～5 mm，由操作员根据实际情况控制，一般大梁的侧壁回弹量小于3 mm，压深取回弹量的1～1.5倍。压制校正步骤完成后由操作员B将液压千斤顶泄压，直至工件侧壁型面反弹至自由状态后用钢板尺检查型面回弹是否已校正到位，若未校正到位则重复以上压制校正过程，若已校正到位则调整工件位置进行下一个型面的压制校正。
3 该回弹装置设计的技术要点及采取的技术方案
（1）样件支撑平台的设计，考虑到不同梁类件深度各不相同，且侧壁一般由若干不同长度的单一型面组成，本结构采用了带有“T”形槽，且刻画有参考标尺及参考零线的样件支撑平台。该平台可通过调节支撑块的对向距离（图2所示的k值）调整支撑跨度，以适应不同的梁类深度，此外还可以通过增减支撑块的数量来调整工件支撑面的长度，以适应不同长度侧壁型面的梁类工件。而且支撑块底面设计有导向条（如图3所示），通过导向条与“T”形槽的配合，使得支撑块在纵向及横向方向均可快速、准确地安装。
（2）旋转结构的设计不仅能保证工件会径向受力，而且有自行复位功能。旋转机构有带动横杆横向滑动机构和带动横杆端部上下滑动的升降机构，横杆在设计角度内可转动。横杆A端通过轴销连接压头，压头设计为圆柱形，可绕轴销转动，以保证施力方向是径向的，工作时由横杆带动压头压紧垫块向工件侧壁施力。横杆B端设计圆弧槽孔，通过轴销穿过该圆弧槽连接滑块，滑块由液压千斤顶推动上升，并通过自身重力复位。
（3）工件校正的动力源设计，需要根据实际需求确定。采用在滑块下放置液压千斤顶作为工件回弹校正的动力源。液压千斤顶可以是手摇或者氣动式的，设计承重为0.5～5 t，最大工作行程为20～50 mm，本体高度和本体直径优选值不大于100 mm。
（4）滑块的导向及限位结构设计简捷巧妙（如图3所示）。滑块上设计有导向槽，滑块支架上设计有导向条，导向槽和导向条两者配合导向，以保证滑块的移动方向只能是垂向的。在自由状态下，滑块导向槽垂向限位面与滑块支架导向条垂向限位面接触碰死，此时横杆A端下沉至最低点，横杆B端头上升至最高点。 （5）设计的横杆存在自行复位功能。在自由状态下借助于滑块的重力，横杆B端所受力矩大于横杆A端力矩，使得横杆B端下沉，至滑块导向槽垂向限位面与滑块支座导向条垂向限位面接触碰死（如图3所示）。此时，横杆B端下沉至最低点，横杆A端上升至最高点。当液压千斤顶泄压后，零件侧壁型面受到的垫块挤压力逐渐消失，随之横杆A端受到零件型面回位作用力将其与垫块弹开，然后横杆B端因横杆A端受到向上的回位作用力出现下降趋势，此时，横杆B端便通过下降趋势及自身滑块重力作用力轻松回位至自由状态。
（6）该装置各机构行程的设计合理得当（如图2所示）。在自由状态下，即横杆B端下沉至最低点，横杆A端上升至最高点时，横杆B端滑块导向槽与滑块支架导向条垂向碰死，此时滑块底面与底板安装面距离a介于100～150 mm，完全泄压状态下的液压千斤顶支撑面距离b介于5～15 mm。液压千斤顶本体高度、本体直径≤100 mm为优选，以保证放置千斤顶是简便的，当千斤顶高度、行程不足时可适当垫高。橫杆A端压头的圆柱工作面距垫片的支撑面距离c介于25～40 mm，在此状态下，放置工件、木质的或者橡胶质的垫块是很方便的，放置工件及垫块后，压头柱面距垫块上平面距离d为3～10 mm。压深值e，即工件的反向回弹弧面与垫片支撑面的最大径向距离，一般控制在1～5 mm，其具体值由操作员根据实际情况控制，一般大梁的侧壁回弹量小于3 mm，压深值取回弹量的1～1.5倍。在压制校正过程中，保持反向回弹的时间即保压时间，将视实际情况而定，一般控制在5 s以内，不同的零件受回弹大小、零件材质、开口深度及型面结构等因素的影响，需要根据实际情况选择不同的压深值和保压时间。滑块的实际工作行程f一般控制在10～30 mm，使得一般液压千斤顶即可满足行程要求。横杆A端轴线与横杆B端轴线角ɑ控制在165°～180°，以便在保证横杆A端可伸入工件的情况下，横杆B端不必取得过长，但横杆B端下部空间仍可满足放置千斤顶的要求。横杆B端圆弧槽的设计大径R为180～250 mm，半径中心的选取应使得圆弧槽孔处于横杆的中间位置，并且应在横杆工作行程范围内，横杆B端受力F方向与横杆B端的作用线形成的角度β近似于垂直（90°±15°）。
4 该回弹装置的应用带来的有益效果
（1）该回弹校正装置结构简单实用，且操作方便，人机工程性好，制造成本低。
（2）使用机械装置进行回弹校正，较手工校正降低了回弹校正的难度，故大大降低工作强度，提高劳动效率。同时，缩短了工件生产周期，降低了产品制造成本。
（3）该装置不仅降低了难度强度，还提高了校正精度，使得产品质量大大提升。
5 结语
一般情况下，软工装“U”形梁类冲压件出现侧壁回弹缺陷时，通常会借助夹紧器等相关辅助工具手工校正，该方法校正难度大，工作强度高，效率低。为解决该问题，我们根据设计要求试制了一种梁类回弹校正装置并在后续软工装梁类钣金件校正中投入使用。通过短期测试和长期验证，证实了该装置的应用不仅比手工校正操作容易，还能保证其精度，提升产品质量。正因其具有显著优势，所以该装置技术在软工装梁类制造企业的应用越来越广泛。
参 考 文 献
[1]安继儒，郭强.金属材料手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
[2]徐靖宇.冷作钣金工（高级）[M].北京：机械工业出版社，2015.
[3]钟翔山.钣金加工实用手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
[4]陈国华.机械机构及应用全套技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[责任编辑：钟声贤]
【关键词】回弹；校正；旋转；支撑；导向
【中图分类号】U472 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）07-0050-02
1 概述
汽车开发样车软工装钣金件制造阶段，因项目开发周期限制，同时为节约开发成本，“U”形梁类钣金件一般会采用普通拉延模具结构或带底面预紧结构的成型模具结构单序成型，也不再另外开整形模具进一步整形，从而造成部分零件底面、翻边面、侧壁等部位均存在一定程度的回弹，尤其是型面结构复杂和底面起伏较大时，零件回弹现象更为严重。此类回弹可通过采用手工钣金进行校正，但因汽车“U”形梁类零件材料强度高、型面结构较复杂，极易导致手工校正难度大，工作强度高，精度差，效率低，制造成本高。为解决以上普遍存在的问题，我们设计制造了一种可以修整“U”形梁类钣金件回弹和提高其制造精度的校正装置。本文简要论述了一种梁类钣金件回弹校正装置的开发技术。
2 汽车梁类钣金件回弹校正装置的原理和应用
本文设计的汽车梁类钣金件回弹校正装置如图1所示，其构成形式包括压头、底板、工件、垫块、横杆、滑块、滑块支座、滑动杆、弧形槽孔、横杆支架、滑向导条、滑槽、支撑块、垫片、“T”形槽、压板底座、螺栓、螺母、千斤顶、标尺。
回弹校正装置由底板、横杆、旋转机构、支撑组件、垫块及螺栓组件等组成。支撑组件可拆卸固定在底板上，工件侧向架在可调节长度和宽度的支撑组件上，垫块搁置在工件侧壁上，横杆可旋转架于底板上，且横杆一端铰接有压头且可与垫块相抵，横杆中部铰接于底板上。旋转机构包括有带动横杆横向滑动机构和带动横杆端部上下滑动的升降机构，升降机构与滑动机构底部连接，滑动机构的一部分在横杆端部中间处与横杆端部滑动连接。滑动机构包括滑块和设置在滑块中间的滑动杆，横杆端部中间设置弧形槽孔，滑动杆穿设于弧形槽孔内，滑块设置于底板上且可滑动。升降机构则固定在底板的千斤顶上，千斤顶的顶端与滑动机构底部固定。底板上固定有滑块支座，滑块支座与滑块在竖向上下滑动连接，滑块两侧壁外表面设置有滑向导条，滑块支座上设置有滑向导条，滑向导条与滑槽滑动连接。此外，底板设有压板底座，压板底座上设置有“T”形槽，支撑块下方设置有导向条，导向条形状位置与“T”形槽对应，压板底座与支撑块插接，导向条插接于“T”形槽内，支撑块与压板底座可拆卸固定。螺栓组件包括螺栓和螺母，支撑块通过螺栓组件与压板底座固定，螺栓伸出支撑块，螺母与螺栓螺纹连接。
回弹校正装置使用过程如下：首先，在自由状态下，操作员A根据工件深度大小及侧壁单一型面长度，确定所需的支撑块的数量，并参考支撑平台上的双向参考标尺及其零线，将支撑块调整到适当位置，最佳状态为2组支撑块应以标尺零线为参考对称布置，并用压板螺栓、螺母及压板底座夹紧，再继续由操作员A将工件相应回弹位置的侧壁型面贴紧垫片放置，并手持工件，将垫块放入工件与压头之间。然后，当操作员A继续手持工件时，操作员B控制液压千斤顶上升，推动滑块垂向上行，由连接在滑块上的轴销接触横杆一端弧形槽孔推动横杆B端头向上摆动，由此带动连接在横杆A端的压头下降，使之贴紧垫块，然后压紧压平工件侧壁，直至工件侧壁产生1～5 mm反向回弹时，在适当压深位置停止，并保压1～5 s。压深值一般控制在1～5 mm，由操作员根据实际情况控制，一般大梁的侧壁回弹量小于3 mm，压深取回弹量的1～1.5倍。压制校正步骤完成后由操作员B将液压千斤顶泄压，直至工件侧壁型面反弹至自由状态后用钢板尺检查型面回弹是否已校正到位，若未校正到位则重复以上压制校正过程，若已校正到位则调整工件位置进行下一个型面的压制校正。
3 该回弹装置设计的技术要点及采取的技术方案
（1）样件支撑平台的设计，考虑到不同梁类件深度各不相同，且侧壁一般由若干不同长度的单一型面组成，本结构采用了带有“T”形槽，且刻画有参考标尺及参考零线的样件支撑平台。该平台可通过调节支撑块的对向距离（图2所示的k值）调整支撑跨度，以适应不同的梁类深度，此外还可以通过增减支撑块的数量来调整工件支撑面的长度，以适应不同长度侧壁型面的梁类工件。而且支撑块底面设计有导向条（如图3所示），通过导向条与“T”形槽的配合，使得支撑块在纵向及横向方向均可快速、准确地安装。
（2）旋转结构的设计不仅能保证工件会径向受力，而且有自行复位功能。旋转机构有带动横杆横向滑动机构和带动横杆端部上下滑动的升降机构，横杆在设计角度内可转动。横杆A端通过轴销连接压头，压头设计为圆柱形，可绕轴销转动，以保证施力方向是径向的，工作时由横杆带动压头压紧垫块向工件侧壁施力。横杆B端设计圆弧槽孔，通过轴销穿过该圆弧槽连接滑块，滑块由液压千斤顶推动上升，并通过自身重力复位。
（3）工件校正的动力源设计，需要根据实际需求确定。采用在滑块下放置液压千斤顶作为工件回弹校正的动力源。液压千斤顶可以是手摇或者氣动式的，设计承重为0.5～5 t，最大工作行程为20～50 mm，本体高度和本体直径优选值不大于100 mm。
（4）滑块的导向及限位结构设计简捷巧妙（如图3所示）。滑块上设计有导向槽，滑块支架上设计有导向条，导向槽和导向条两者配合导向，以保证滑块的移动方向只能是垂向的。在自由状态下，滑块导向槽垂向限位面与滑块支架导向条垂向限位面接触碰死，此时横杆A端下沉至最低点，横杆B端头上升至最高点。 （5）设计的横杆存在自行复位功能。在自由状态下借助于滑块的重力，横杆B端所受力矩大于横杆A端力矩，使得横杆B端下沉，至滑块导向槽垂向限位面与滑块支座导向条垂向限位面接触碰死（如图3所示）。此时，横杆B端下沉至最低点，横杆A端上升至最高点。当液压千斤顶泄压后，零件侧壁型面受到的垫块挤压力逐渐消失，随之横杆A端受到零件型面回位作用力将其与垫块弹开，然后横杆B端因横杆A端受到向上的回位作用力出现下降趋势，此时，横杆B端便通过下降趋势及自身滑块重力作用力轻松回位至自由状态。
（6）该装置各机构行程的设计合理得当（如图2所示）。在自由状态下，即横杆B端下沉至最低点，横杆A端上升至最高点时，横杆B端滑块导向槽与滑块支架导向条垂向碰死，此时滑块底面与底板安装面距离a介于100～150 mm，完全泄压状态下的液压千斤顶支撑面距离b介于5～15 mm。液压千斤顶本体高度、本体直径≤100 mm为优选，以保证放置千斤顶是简便的，当千斤顶高度、行程不足时可适当垫高。橫杆A端压头的圆柱工作面距垫片的支撑面距离c介于25～40 mm，在此状态下，放置工件、木质的或者橡胶质的垫块是很方便的，放置工件及垫块后，压头柱面距垫块上平面距离d为3～10 mm。压深值e，即工件的反向回弹弧面与垫片支撑面的最大径向距离，一般控制在1～5 mm，其具体值由操作员根据实际情况控制，一般大梁的侧壁回弹量小于3 mm，压深值取回弹量的1～1.5倍。在压制校正过程中，保持反向回弹的时间即保压时间，将视实际情况而定，一般控制在5 s以内，不同的零件受回弹大小、零件材质、开口深度及型面结构等因素的影响，需要根据实际情况选择不同的压深值和保压时间。滑块的实际工作行程f一般控制在10～30 mm，使得一般液压千斤顶即可满足行程要求。横杆A端轴线与横杆B端轴线角ɑ控制在165°～180°，以便在保证横杆A端可伸入工件的情况下，横杆B端不必取得过长，但横杆B端下部空间仍可满足放置千斤顶的要求。横杆B端圆弧槽的设计大径R为180～250 mm，半径中心的选取应使得圆弧槽孔处于横杆的中间位置，并且应在横杆工作行程范围内，横杆B端受力F方向与横杆B端的作用线形成的角度β近似于垂直（90°±15°）。
4 该回弹装置的应用带来的有益效果
（1）该回弹校正装置结构简单实用，且操作方便，人机工程性好，制造成本低。
（2）使用机械装置进行回弹校正，较手工校正降低了回弹校正的难度，故大大降低工作强度，提高劳动效率。同时，缩短了工件生产周期，降低了产品制造成本。
（3）该装置不仅降低了难度强度，还提高了校正精度，使得产品质量大大提升。
5 结语
一般情况下，软工装“U”形梁类冲压件出现侧壁回弹缺陷时，通常会借助夹紧器等相关辅助工具手工校正，该方法校正难度大，工作强度高，效率低。为解决该问题，我们根据设计要求试制了一种梁类回弹校正装置并在后续软工装梁类钣金件校正中投入使用。通过短期测试和长期验证，证实了该装置的应用不仅比手工校正操作容易，还能保证其精度，提升产品质量。正因其具有显著优势，所以该装置技术在软工装梁类制造企业的应用越来越广泛。
参 考 文 献
[1]安继儒，郭强.金属材料手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
[2]徐靖宇.冷作钣金工（高级）[M].北京：机械工业出版社，2015.
[3]钟翔山.钣金加工实用手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
[4]陈国华.机械机构及应用全套技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
[责任编辑：钟声贤]