金属板材成形之家-MFC金属板材成形杂志／金属成形商务咨询（北京）有限公司-MFC《金属成形智造》杂志文|朱刚•成都东丰汽车零部件有限公司
单片三角臂轻量化、低成本，但是臂体冲压工艺复杂，铰接压装难度较大，要满足批量稳定生产须突破制造难点。
节能降本是目前中国汽车行业追求的共同目标，随着中国汽车产业链的逐步成熟，汽车降低成本的趋势逐步由原来的制造降成本转变为设计降成本。三角臂总成随着降成本的需求，经历了三大阶段。第一阶段三角臂采用铸造件（包括铸铝、铸铁），特点是产品重量大、成本高，但是制造工艺相对简单；第二阶段三角臂采用冲压合焊件或内高压成型件，相比第一阶段三角臂总成质量有所减小，而且成本也有所降低；第三阶段三角臂采用单片冲压三角臂结构，产品质量和成本大幅度降低，但是制造工艺有较大难度。
本文针对单片三角臂整个制造开发过程进行一个简要解析，对开发难点进行说明，有助于单片三角臂制造工艺的设计。
产品关键特性识别
经过产品功能需求的分析识别出产品关键特性如下：
⑴疲劳强度；
⑵铰接、球销压出力（包括前铰接、后铰接和球销）；
⑶铰接、球销压装尺9寸（包括前铰接、后铰接和球销）；
⑷焊缝强度；
⑸前铰接、后铰接和球销的相对距离。
根据总成特性分解到冲压件关键特性如下：
⑴冲压件变薄率；
⑵后弹性铰接和球销翻孔尺寸；
⑶前铰接、后铰接和球销对应装配距离；
⑷套筒装配处修边线尺寸。
重点工艺分析和设计
三角臂体冲压工艺分析和设计
经过分析采取全序冲压工艺可以实现产品加工（不需要另外进行机加工），需求工序为9序，具体如图1所示。
CAE分析变薄率结果如下图2，拐角处第一次成型后变薄率为16％，二次整形后变薄率为17％，此处开裂风险较大。为了避免开裂和严重变薄需要优化翻边处的修边线位置，同时需要确保修边线质量不出现毛刺和凹口，翻边凹模需要进行表面处理提高光洁度和表面硬度（建议进行TD处理即可），采取工艺优化和工装优化等方式控制此处变薄率。
三角臂体冲压难点
⑴三角臂２个翻孔均需要进行压装，对翻孔高度、翻孔垂直度、翻孔圆度和翻孔孔径均有较高要求，为了满足装配要求，翻孔不能采取多次翻孔，否则会造成翻孔内壁出现较为严重的冲击痕，导致压装效果受到影响。选择一次翻孔到位，又需要确保翻孔质量，要求翻孔凸凹模间隙很小。凸凹模间隙小会造成翻孔凸凹模拉毛而影响使用寿命，为了延长使用寿命，凸凹模需要选择特殊材料，同时表面需要进行处理。经过实践采用钨钢做凸凹模，并且表面进行TD处理能使凸凹模寿命超过1.5万次。
⑵三角臂体与套筒搭接部位修边线对圆度、位置度和同心度都有较严格要求，而且2条修边线空间间距仅仅27mm。要采用模具加工方式保证修边线，就需要采取斜契对冲的方式，由于2条修边线空间间距小，模具凹模强度很难保证，需要将侧冲分为2次完成，同时设计时需要充分考虑刀口强度和废料口大小的矛盾，选择合理的尺寸使得废料能正常掉落的同时延长凹模刀口的寿命。如果公司对模具的维护保养能力不足时，建议此处修边线直接采用铣床完成。
三角臂体焊接工艺分析和设计单片三角臂的焊接内容较少，仅仅只有3条焊缝（如图3），但是焊接要求较高，要求焊接不能导致套筒变形，同时要求焊接极限强度和疲劳强度均满足整车需求。
焊接电流的选择是关键，确保焊接熔深满足要求的情况下尽量选择较小电流。电流越高焊接产生应力越大，越不利用疲劳强度，选择较小电流有利用提高臂体的疲劳强度。同时焊接起弧和收弧也是关键，起弧和收弧也是焊接疲劳强度薄弱区，为了提高疲劳强度起弧和收弧均需要延长出套管和臂体搭接区5mm以上。
三角臂总成压装工艺分析和设计：
单片三角臂压装需要压装1个弹性铰接，1个钢性铰接和1个球销。压装对压入力和压出力均有较较为严格的要求。压装采用过盈配合，2个压装零件过盈量的稳定性是压装质量的关键。其中弹性铰接压装难度较大，一次下线合格率难以保证，本文重点讲解一下弹性铰接压装关键点。
软铰接压装主要存在2个主要问题：
（1）压装时出现保护套无法翻出，出现概率为50%以上（图4）；
（2）压装尺寸在刚完成压装完成时合格，存放2天后对称度发生变化而不合格。
表1 主要解决方案
铰接和套筒的过盈量：铰接和套筒的过盈量对压装有很大影响，需要根据铰接压脱力的需求选择合适的过盈量。如果过盈量过大将会出现无法正常压入甚至报废的情况；如果过盈量过小将会出现压脱力不够的现象。经过大量实验验证，一般过盈量选择3.9-4.4mm的范围内较为合适。
铰接的硬度：铰接硬度对压装也有较大影响，不同的硬度压入的摩擦系数不一致，回弹变形量也不一致。针对压装来说硬度越高压装越容易，而且压装后对称度波动越小。但是前铰接的硬度对整车操作性能有一定的影响，建议在调校允许的范围内尽量选择较大硬度。经过现场分析总结，建议前铰接硬度≥65压装效果较好。
压装润滑液的型号和浓度：压装润滑液要求润滑液可以较快挥发或者能被铰接橡胶较快吸收，否则如果润滑液长期有润滑效果，会使压脱力大大降低。一般选择乳化液或者能被吸收的油类。一般选用乳化液与水的混合液作为润滑剂进行压装。此润滑剂价格较低，而且较易挥发，同时对铰接影响较小（不会腐蚀铰接）。混合比例对润滑效果有较大影响，混合液的润滑效果对压装尺寸有着很重要的作用，若润滑效果差压装尺寸将难以保证，而且容易出铰接无法压出而报废，因此需经过一定量的试验来确定乳化液和水的比例。另外注意乳化液的失效性，配比后会出现失效现象。
保护盖厚度和尺寸：保护盖的厚度太厚或者太薄都会出现不同情况的报废，需要进行试验找出合适的厚度。保护盖的尺寸也很影响压装的报废率，如果保护盖的尺寸过大会出现压裂或者过切现象，但是尺寸也不能太小否则起不到保护作用，以便选择比套筒外径大Φ1mm较为合适。
反推装置（图5）：由于前弹性铰接为橡胶材质，在压装过程中会有很大的变形，直接将其压入三角臂中，会产生回弹现象，无法保证尺寸，因此在压装过程中，先将弹性铰接过压一定距离，然后再使用反推气缸将其反顶至合格的尺寸，预先消除由于压装产生的变形回弹量，来保证压装尺寸稳定性。
三角臂总成性能验证：
三角臂总成主要性能有极限力、疲劳强度、铰接和球销压出力、弧焊强度和涂装性能，表2主要试验方法。
结束语
三角臂总成为安全法规件，三角臂失效可能导致汽车转向失灵对驾驶员造成生命危险。单片三角臂总成安全裕度相对不高，需要确保生产工艺稳定来保证产品性能稳定，同时严格执行性能检测以确保乘客的安全。
