汽车冲压用扭曲法兰连接结构件

在汽车白车身焊装线的工位夹具定位单元、底盘副车架的辅助连接点位，这类带扭曲构型的法兰件是很常见的小载荷传力结构，很多刚接触冲压工艺的设计人员容易忽略这类零件的成型难点，往往按照普通平板法兰的思路做展开计算，最后试模时出现成型回弹超差、孔位同轴度偏移的问题。从实际装车场景来看，这类扭曲法兰主要用在车身线束固定支架、制动管路的安装支座、底盘覆盖件的连接挂点这类位置，不需要承受大的冲击载荷，但对安装面的贴合度、孔位的位置度有明确要求，毕竟如果安装面存在翘曲，螺栓打紧后会产生附加内应力，长期受路面颠簸振动容易出现连接松动，甚至引发管路磨损、线束干涉的故障。

做这个零件的结构设计时，首先要确认的是两端安装孔的中心距公差，还有扭曲段的扭转角度公差，一般这类零件的扭转角度控制在15度到30度之间，角度偏差不能超过0.5度，不然两端的安装面没法和对应的基座完全贴合。很多新手建模的时候直接用平板做扭曲特征，没考虑板材成型后的回弹补偿，实际冲压出来的零件扭转角度会比设计值小2到3度，最后装配的时候螺栓穿不过去，只能靠工装强行掰正，既影响装配效率，也会在零件内部残留装配应力。设计阶段就要提前把回弹量算进去，在扭曲成型的工位做适当的过弯补偿，同时要注意板材的纤维方向，落料的时候要让板材的轧制方向和扭曲成型的受力方向匹配，不然成型过程中容易出现局部拉裂，尤其是扭曲段和两端平板连接的过渡位置，是应力集中的高发区，圆角不能做的太小，一般要取板材厚度的1.5到2倍，避免冲压时出现开裂或者暗伤。

从安装边界来看，这类法兰的厚度一般根据实际载荷选1.5mm到3mm的冷轧钢板，两端的安装孔直径根据常用的固定螺栓规格来定，一般是M6或者M8的螺栓过孔，孔边到零件边缘的距离要满足最小边距要求，不能小于螺栓直径的1.2倍，不然螺栓紧固的时候容易把孔边压变形。零件的整体宽度要控制在安装空间的允许范围内，尤其是扭曲段的最大轮廓尺寸，要避开周边的运动部件，比如焊装夹具的摆臂、底盘的运动拉杆，留够至少5mm的安全间隙，避免车辆运行过程中出现运动干涉。另外，零件的扭曲段不能有明显的起皱缺陷，因为起皱的位置不仅会影响尺寸精度，还容易在涂装的时候积液，导致后期出现锈蚀问题，所以成型工艺设计的时候要合理控制压边力，在保证不拉裂的前提下尽量减少起皱的产生。

建模过程中要注意，扭曲特征的过渡要顺滑，不能出现硬棱，不然不仅冲压的时候容易出问题，后期安装的时候也容易割伤装配人员的手，零件的所有外露锐边都要做倒钝处理，一般倒0.2mm到0.5mm的圆角就可以满足要求。另外，两端的安装面要保证平面度要求，一般平面度公差控制在0.1mm以内，这样螺栓打紧之后安装面能完全贴合，不会出现缝隙。很多人做这类零件的时候只关注整体外形，忽略了安装面的平面度，最后零件做出来装上去有缝隙，打紧螺栓之后零件被强行压平，导致孔位偏移，对应的安装部件位置出现偏差。还有一点需要注意，这类扭曲法兰如果是用在底盘部位，还要考虑排水的问题，不能在零件上形成封闭的积水腔，不然容易积存泥水加速锈蚀，所以在构型设计的时候要尽量让零件的扭曲面形成自然的排水坡度，避免出现凹腔。

从工艺实现的角度来说，这类零件一般用级进模生产，先冲定位孔和安装孔，再做扭曲成型，最后落料，成型工位的模具型面要和零件的扭曲曲面完全贴合，同时要设置合理的定位销，保证每一步冲压的定位精度，不然孔位和扭曲段的相对位置容易出现偏差。如果是小批量生产的话，也可以用单工序模先落料，再用成型夹具做扭曲定型，但这种方式生产的零件一致性会差一些，对操作工人的技能要求更高。不管用哪种工艺，生产出来的零件都要做形位公差检测，重点检测两端安装孔的同轴度、安装面的平面度、扭转角度的偏差，确保满足装配要求。这类零件虽然看起来结构简单，但是在整车的装配环节里属于用量不小的基础连接件，设计的时候多考虑工艺性和装配性，能减少很多后期生产和装车环节的麻烦。