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薄壁铝合金横梁铸造工艺设计及优化作者：韦素来源：《西部论丛》2019年第36期摘要：铝合金横梁铸件的结构复杂，整体较薄。
为保证金属液的充型，避免产生浇不足和冷隔等铸造缺陷，运用垂直缝隙式浇注系统，采用磷酸盐无机树脂砂造型;利用华铸CAE软件对设计的工艺进行模拟，并根据缺陷预测对工艺方案进行优化，最终得到了最佳的工艺方案。
关键词：薄壁横梁;造型材料;缝隙式浇道;工艺优化横梁作为一种重要的结构零件，在许多机床、行车等大型机械设备中都可见到其身影，由于横梁在工作时会受到较大的载荷，因此要求其力学性能要高，铸件的质量要能够得到保证。
某铝合金横梁要求采用普通的砂型铸造生产，但铸件的壁厚差异较大，最小壁厚仅为5mm，如何在保证金属液充型的同时又确保铸件的质量是设计的最大难点。
为解决上述问题，本文设计了一套铸造工艺方案，并利用模拟软件对其进行工艺模拟，根据模拟结果研究了缺陷产生的原因，进一步优化工艺，从而得到一理想的铸造方案。
1.铸件特点横梁整体为一空壳结构，两端有厚大的支耳，内部有较多交叉纵横的加强筋。
横梁材质是ZL114A，最大轮廓尺寸为2505.0mm×565.0mm×299.5mm，最大壁厚49mm，最小壁厚为5mm，主要壁厚5～7mm，较薄。
技术要求中指出：质量不少于74kg，铸件外表面无冷隔、裂纹和缩松等缺陷，内部需X光检验，不能有裂纹、气孔和偏析等缺陷。
横梁的设计难点在于：①整体较薄，铝液充型阻力大，易产生冷隔和浇不足;②壁厚差异过大，易导致凝固时间差异大，从而产生裂纹、缩松等缺陷;③为保证薄壁部位完整，需提高充型速率，但可能会造成充型紊乱，产生气孔和夹渣[2，3]。
2.铸造工艺设计该横梁铸件壁薄且结构复杂，在选取铸造收缩率时，应视其为受阻收缩;技术要求中规定质量公差的下偏差为0，因此在设置起模斜度时，最好选取增加铸件壁厚的形式;而针对工艺设计中存在的难点，本文着重从造型材料选择和浇注系统设计方面来解决。
车架生产工艺的优化和改进1.目的和意义从1978年起，公司车架总成生产均采用焊接传统工艺来制作。
随着用户需求的变化，这种车架的市场占有率呈下降趋势。
另外，每年公司花费的三包费用连年攀升，为尽快提升车架的产品形象和适应市场的需要，公司决定对车架生产工艺进行优化和改进。
2.传统工艺的特点多数汽车采用车架作为各种零部件支承连结的基体。
所以汽车车架的生产从部件的选材到各个配件的生产加工，其工艺和方法等必须是优良的。
车架零部件的选材可以依据国家标准和相关行业标准，而配件及总成的生产加工则因各个企业具体情况而有所不同。
采用传统的焊接工艺生产，一般要经过原材料的采购，零配件的下料和制作，然后进入车架总成的关键工序进行组合，再经过车架钻孔和铆接，流入车架的焊接工序，最后喷漆经总检后入库等。
基本上有如下特点：2.1.车架组合工序采用局部点焊接配作工艺制作；2.2.车架铆接工序前都需在流水线完成车架配钻铆钉孔；2.3.车架都有一个焊接工序来完成后期制作。
3.新工艺的提出和优化改进3.1.车架总成全铆接工艺的提出在进行工艺优化和改进之前，应当分析并掌握车架发生断裂的原因及影响因素，新方案有良好可行性，新工艺要能尽快为公司的生产和经营服务，并能快速适应市场的变化。
公司成立了项目小组，对断裂车架进行详实调查。
断裂部位集中表现在：3.1.1.前端散热器横梁及发动机前悬置附近的上下翼缘，前悬置后支承附近下翼缘附近。
3.1.2.驾驶室后置横梁前后的上下翼缘和传动轴中悬置梁与纵梁连结的上下翼缘附近。
3.1.3.中部断裂部位区域内有螺栓、铆钉孔。
3.1.4.后部纵梁、横梁铆接处以及绞链座与纵梁连接区域。
认真分析后找到了车架断裂的原因有下面两种：3.1.5.焊接缺陷会导致车架断裂。
咬边、弧坑、偏焊、夹渣、气泡等制造缺陷诱发产生裂纹。
3.1.6.内部应力集中引起车架断裂。
汽车在凹凸不平路面上行驶时，承受很大的冲击和扭转载荷。
这些负荷作用下车架可能出现多种变形，变形产生高应力区。
Auto Made | 汽车制造 2018年 第 1 期49载货汽车用户对车辆性能的要求越来越高，不仅要求承载性能好、质量可靠，更要求能够以经济、舒适的方式完成货物的运输。
各汽车厂家则希望在满足产品性能的前提下，尽量控制成本。
车架总成选型和设计是实现整车性能和成本中至关重要的因素之一。
其中车架总成中所用的横梁结构形式多样，拱型横梁在车架总成运用中也比较常见，本文主要针对拱形横梁加工过程的质量问题控制、模具改进以及工艺优化，探究拱形横梁的冲压成形过程。
拱形横梁的结构特点根据重型自卸车横梁的工艺现状及质量问题，车架横梁采用厚板件，一般料厚为6～8mm ，材料一般选用510L 热轧钢板，抗拉强度为510～640MPa ，屈服强度大于345MPa 。
横梁一般分为U 形横梁，几字形横梁两类，均为冷冲压成形车架拱形横梁质量改进与工艺优化□陕西通力专用汽车有限责任公司 / 李乐 王飞 李权辉汽车车架横梁的主要作用是连接左右两根纵梁，构成一个完整的框架，以保证车架具有足够的扭转刚度，同时也满足各零部件的安装需求，减少纵梁受力。
拱形横梁在加工过程中，受其结构特点的影响，一般均采用冷冲压成形加工。
但在成形过程中出现不同程度的质量问题，通过质量分析，对模具结构等进行优化，确保产品符合图样要求，满足使用性能。
件，加工的优点是即节能又节省材料，加工效率高，操作方便。
本次主要针对U 形横梁中的拱形横梁（见图1）成形后腹面不平，开口尺寸、背靠背铆接以后相对孔距尺寸超差等质量问题，从模具结构、定位方式等因素进行分析，通过原因分析找到解决措施，保证拱形横梁的加工质量。
这种拱形横梁成形难度较大，上下翼面成形角度不一致，材料在弯曲成形过程中下翼面相对受力较大，势必会造成腹面不平等质量问题。
拱形横梁的质量问题通过前期的产品试制，以及产品的试装。
该横梁主要问题点集中在：（1）腹面不平，且横梁扭曲。
（2）开口尺寸超差2～3mm ，造成横梁与连接板铆接以后，上下翼面连接板相对孔距超差。
卡车车架横梁小总成质量控制浅析摘要：随着卡车车架制造技术的发展，以横梁小总成形式上铆接线装配车架总成的工艺方法，已在行业内被广泛使用。
因此，横梁小总成也成为影响车架总成装配质量的最直接的影响因素。
如何有效的控制横梁小总成的装配质量，成为生产工艺人员的重要研究课题。
关键词：车架总成，横梁小总成，装配，铆接。
在车架总成中，横梁小总成起到连接左右纵梁的作用，其质量直接影响着车架总成的外宽、上下翼面外宽差值（趴口）、平面度、对角线差值（评价车架是否成矩形）、直线度等关键尺寸精度，对整车装配和整车性能具有重要影响。
横梁小总成作为一种由冲压件铆接而成的总成件，需从横梁、连接板的冲压质量和装配工艺等方面入手，开展质量提升和工艺改进，才能保证装配质量能够到达要求。
一、横梁小总成制造工艺及问题1.横梁小总成质量的影响因素横梁小总成由1件横梁和4件连接板铆接而成。
关键尺寸精度主要包括：宽度W，端面平面度P和两端面平行度C，以上尺寸主要受横梁装配孔中心距L、分体连接板翼面孔边距H，以及铆钉与装配孔间隙调整方法（装配工艺）等要素影响，连接板折弯角度和横梁的两翼面的成型质量，也存在一定的影响。
图12.分体连接板的尺寸问题1)孔边距H：公差为±0.5，此尺寸涉及到左右2个装配孔，存在左边孔误差为﹢0.5，右边孔为-0.5的情况，即两个孔中心的连线与折弯线不平行。
连接板铆接到横梁上后，其自身的孔位偏转而影响了横梁小总成的质量。
2)折弯角度α：工艺要求为91-92°。
装配为横梁小总成后，宽度的最大值由连接板腹面（小面）的边缘决定，且回随着折弯角度的变化而变化；3.横梁的尺寸问题由于横梁孔精度不高，成型模具的定位销直径较小，以保证板料能够放入模具内。
这导致定位销与定位孔的间隙较大，定位孔中心连线与折弯线不平行，上下两个翼面偏转。
铆接成横梁小总成后，连接板也随着横梁翼面偏转，从而影响横梁小总成的质量。
4.装配工艺及存在的问题1）自由铆接：即将分体连接板直接铆接在横梁上。
门式钢结构优化设计方法及步骤轻型门架钢结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，因此近几年来发展较快，在工业厂房中已得到了较广泛的应用。
但是在实际工程设计中，由于钢结构杆件特别是门架钢结构变截面尺寸需要经过多次试算才能确定，加之目前设计人员对这种结构的设计经验还不丰富，因此设计效率不高，杆件截面尺寸的选择也不尽合理，容易造成整体结构各杆件应力不均，不仅经济指标不够理想，而且整体结构的安全度也不高，甚至一些工程会出现个别杆件应力过大，超过材料的设计强度。
即使考虑钢结构材料塑变后的应力重分布，但仍有可能使整体结构存在某些安全隐患。
优化目标在进行门架钢结构设计时，应在确保结构安全的前提下，使结构的用钢量最省、造价最低。
这也就是我们采用优化设计方法的优化目标。
而在实用设计中，门架钢结构的用钢量和造价又是由结构杆件的截面尺寸决定的。
因此,我们的优化目标可以直接简化为如何选择经济合理的截面尺寸，使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下，截面面积最小。
优化方法与网架钢结构的优化方法相似，门架钢结构的优化方法也采用渐近满应力法，即门架钢结构杆件通过多次计算分析选择修改其截面尺寸，使其达到或尽量接近满应力状态，直到门架钢结构的全部杆件的截面尺寸不需修改为止，使门架钢结构的用钢量最小，以达到造价最低的优化目标。
构件截面尺寸的修改，也就是截面尺寸的优化，其方法是选取的截面尺寸力求其在平面、出平面两个方向的截面抗弯抵抗力矩最大，而其截面面积最小，即在外荷载作用下，截面尺寸的选择既要能满足强度、稳定验算中构件材料的设计强度要求，又要使材料用量最省。
具体优化方法这里从略。
门架钢结构优化分析步骤根据采用的优化方法和约束条件，门架钢结构的优化分析步骤如下：第一步：确定门架结构构件的初定截面尺寸，一般则软件根据门架结构的跨确定，也可由设计人员确定;第二步：采用变截面杆件有限元进行各种工况下的门架结构力学分析、荷载组合，强度及稳定验算;第三步：根据实际荷载效应，各种约束条件，采用满应力截面优化方法重新优化选择门架结构各杆件截面尺寸;以上第二步、第三步可反复循环进行，每循环一次即完成优化选择，直到所选截面尺寸与上一次截面尺寸完全一致为止。
浅谈横梁加工施工工艺及加工方法。
关键词：横梁加工工艺方法一、横梁的粗加工1、粗加工刀具及刀片的选择工件经过以上步骤之后就要到床子上加工了，首先我们要对工件进行粗加工（俗称拉荒）我们按照工艺来进行。
我们要以零件a、c面为基面，支承于千斤顶上，r面向床头按线找正，然后我们加工r面，从零件的左视图可以看出r面是一个较大的平面，所以我们最好选用较大的刀盘来进行加工，对于拉荒来说，一般选用315的75度刀盘来进行粗加工，这种刀盘的好处是下是量可以大一些，最大可达到12个量（12毫米），切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，我们一般选择75转/分。
进给量是指工件或刀具的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的相对位移量，我们粗加工是一般选择300-400毫米/分。
刀片的材质要根据加工工件的材料来进行选择，因为在切削时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触，承受着很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，所以它要有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的导热性和较小的膨胀系数、稳定的化学性能和良好的抗粘结性能、良好的工艺性和经济性。
而一般的横梁采取的都是铸铁件只有当工件的长度超过5米时，考虑到铸件尺寸过大给铸造带来困难是而采取焊接件。
所以材料是铸铁时我们一般采用yd201或hm35材质的刀片，当材料是钢件是我们采用p25的刀片。
2、粗加工的方法r面是一个较大的面，我们用西门子840d编程铣大面程序：m3s100f1000g0g90x-10y0z0然后换成手动方式进行加工，一刀加工完之后，手动方式z轴下落300之后走x方向加工回来这样反复加工直到r面加工到按线留量5毫米，粗糙度达到ra12.5即可。
加工完之后我们以r面为基面，a面向床头，这时r面已经加工完，我们可以将工件置于等高垫铁上，按线找正，然后分别铣a、c、j、p、e、b、t面按线留量5毫米，在铣削t、t1、p、n 面是应该选择三面刃刀盘进行加工，这样可以对它进行清根处理，而且对p、n面进行加工三面刃刀盘是最理想的加工刀具。
车架横梁冲压工艺的开发及可行性分析汽车车架上横梁数量较多，形状类似的横梁可以采用相同的工艺流程进行生产加工，以车架横梁为研究对象，对横梁冲压的工艺特点进行分析，确定横梁的冲压工艺方案为落料冲孔、拉延、切边、翻边整形等四道工序，同时采用钣金分析软件Autoform4.5对横梁进行可行性分析，并对冲压成型后的回弹进行了详细的分析，通过研究表明横梁的冲压成型工艺方案可以较大程度上缩短模具开发的周期及模拟可行性分析。
标签：车架横梁；冲压成型；软件可行性分析随着科技的发展和汽车行业的竞争趋势日益激烈，面对高质量、高效率、低成本的企业生存压力，以及当前高速发展的工业4.0，智能制造的趋势，传统的汽车行业，由于产品结构和投资回报等因素的限制，汽车的车架横梁等零件采用人工生产的方式已很难满足目前市场的需求，因此当前急需探究冲压自动化、智能化的生产方式，机器人作为当代工业先进智造的代表，具有良好的灵活性、自主性、多轴联动性以及多个关节操作机械手的一种现代化的制造业自动化装置，同时能满足小批量、多品种以及产品生命周期短和更新换代快的特点，对于改变传统生产方式、提高产品质量、提升生产效率等方面起到极大的推动作用。
1 车架横梁的概况车架的横梁是汽车底盘重要的组成部分，它在整车上所承载的力是非常复杂的，发动机的扭矩通过车桥，发动机支撑等零部件最终传递至车架上，同时汽车的载重也是通过板簧传递至车架上，而这些载荷都与路况关系较大，这就对车横梁的强度和刚度提出了较高的要求，因此横梁的工艺选择非常的关键。
2 横梁冲压工艺的选择汽车横梁一般都是采用冲压的加工方法进行生产，选择合理的冲压工艺流程是汽车横梁质量的重要保证，不同服役条件的横梁，其结构形式变化较大，目前汽车车架上使用的横梁通常以槽型式和鳄鱼口式横梁较多，这是因为槽型横梁弯曲刚度和强度大且制造方便；鳄鱼口式横梁具有较大的链接宽度且截面高度较低，具有可让开下部空间的优点。
选择冲压工艺时，要根据设备、横梁的材料和结构、安全操作要求和工人的操作习惯等条件来综合考虑工艺和评估工艺的可行性要求，汽车横梁的材料一般常用的为长度：600-850mm，厚度：4.0-8.0mm，材料：16Mnl、O9SLVL、16MnRel、B440L、WL440、P44OL、P37OL、SAPH37O、SAPH440、SS4OO、SP52、T52、WL590等，在满足使用条件的情况下，尽量采用成型性能较好的钢板，如：O9SLVL、SAPH37O等；在进行横梁冲压工艺设计设计时，需重点关注装配基准及零件的成型性能，根据以上特点分析确定横梁的工艺流程为落料冲孔、拉延、切边、翻边整形等四道工序。
浅谈横梁加工工艺摘要：本文主要详细分析了横梁加工的各方面技术工艺以及加工方法。
关键词：横梁加工工艺方法一、横梁的粗加工1、粗加工刀具及刀片的选择工件经过以上步骤之后就要到床子上加工了，首先我们要对工件进行粗加工（俗称拉荒）我们按照工艺来进行。
我们要以零件a、c面为基面，支承于千斤顶上，r面向床头按线找正，然后我们加工r面，从零件的左视图可以看出r面是一个较大的平面，所以我们最好选用较大的刀盘来进行加工，对于拉荒来说，一般选用φ315的75度刀盘来进行粗加工，这种刀盘的好处是下是量可以大一些，最大可达到12个量（12毫米），切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，我们一般选择75转/分。
进给量是指工件或刀具的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的相对位移量，我们粗加工是一般选择300-400毫米/分。
刀片的材质要根据加工工件的材料来进行选择，因为在切削时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触，承受着很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，所以它要有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的导热性和较小的膨胀系数、稳定的化学性能和良好的抗粘结性能、良好的工艺性和经济性。
而一般的横梁采取的都是铸铁件只有当工件的长度超过5米时，考虑到铸件尺寸过大给铸造带来困难是而采取焊接件。
所以材料是铸铁时我们一般采用yd201或hm35材质的刀片，当材料是钢件是我们采用p25的刀片。
2、粗加工的方法r面是一个较大的面，我们用西门子840d编程铣大面程序：m3s100f1000g0g90x-10y0z0然后换成手动方式进行加工，一刀加工完之后，手动方式z轴下落300之后走x方向加工回来这样反复加工直到r面加工到按线留量5毫米，粗糙度达到ra12.5即可。
加工完之后我们以r面为基面，a面向床头，这时r面已经加工完，我们可以将工件置于等高垫铁上，按线找正，然后分别铣a、c、j、p、e、b、t面按线留量5毫米，在铣削t、t1、p、n面是应该选择三面刃刀盘进行加工，这样可以对它进行清根处理，而且对p、n面进行加工三面刃刀盘是最理想的加工刀具。
小吨位门架上横梁制造工艺的优化
摘要：本文针对叉车门架上横梁的结构特点，提出其下料成形工艺的优化方案。
运用成熟的计算机有限单元法非线形分析模块，对叉车门架上横梁的成形方案进行可行性分析模拟验证，再进行试制检测。
结果证明：其外形尺寸和机械性能完全能够满足设计要求。
这一工艺优化设计方案大大节约了成本，并为以后类似梁的下料成形工艺提供了可行性经验指导。
关键词：叉车门架；横梁；工艺优化设计；有限元法
The Optimizing Design about the Upper Crossbeam Cutting
Technics of Forklift Mast
Abstract: Through the technics design theory analysis,putting forward optiming scheme, using finite element method to simulate and verify the theme, then to trial-produce and batch-produce. Significantly saved costs and improved market competitive ability.
Key words:Forklift mast;Crossbeam;Technics Optimizing Design;Finite element method.
随着原材料价格的大幅上涨，企业制造成本显著增加。
如何在保证产品质量的前提下，降低材料消耗，是各生产制造企业面临的迫切问题。
依据现有设备及生产能力，综合应用优化产品设计和工艺设计，可以显著降低生产成本。
本文主要针对3吨门架上横梁的结构特点，对其提出下料成形工艺的优化方案，并运用有限元法对方案的可行性进行模拟分析、验证。
1、结构工艺分析
1.1 叉车门架上横梁结构特点
叉车门架上横梁是叉车提升系统中重要的受力部件之一，其结构如图1所示。
以3吨门架上横梁为例，材质为Q235A ，结构主要有以下特点： （1）
2
1
697+
+=A mm ，尺寸较大；
（2）料厚t ＝40mm ； （3）b ＝60mm 。
图1 叉车门架上横梁结构简图
1.2下料工艺分析
若直接采用火焰切割下料，材料利用率仅为30%左右，即使采用嵌入套料的方式下料，也只有60%左右，材料利用率很低，而且不便组织大批量生产，因为在生产过程中，转换下料方式需要不少的费用和时间，既提高了生产成本，又降低了生产效率。
1.3 优化下料工艺图的确定
通过研究分析，若采用图2下料压形得到图1产品，进行批量套料，其套料排样如图3所示，将可以大幅度提高材料的利用率。
图2 叉车门架上横梁工艺优化下料简图
图3 套料排样示意图
虽然工件热压比冷压后的机械性能好，但热压对设备要求高，成本消耗大，因此，该横梁不易选择热压，而采用冷压成形。
由图2下料件压形得到图1产品，须满足以下要求：
（1）中性层展开长度不变（工艺要求可以放大1~2mm ）；
（2）中间圆O 圆弧切线交角θ＝90°； （3）工件料厚t 允许有2mm 的误差。
根据弯曲件展开长度计算公式(1) 、(2)
z x R L a L
2
2π++= (1)
)2
**2*41(*2'
'''
'R R R B a ++-=π (2)
其中，L 为弯曲件展开长度常数，a 为弯曲件两端压形后形状不变部分展开长度和，也是常数，x L 为弯曲部分直线段长度，z R 为圆O 圆弧中性层圆角半径（等于内圆半径R 1与厚度b/2的和）。
利用Solidworks 软件，通过试值就可以得出内圆半径R 1和边长x L ，再由R 1很容易得到R 2值。
由此可以确定如图2所示的优化的下料工艺图。
根据
[]
1弯曲力计算公式（3）计算出弯曲力F ：
S
Ctb F b 22
σ=
(3)
其中，F 为弯曲力；C 为常系数； t 为弯曲件的厚度；b 为弯曲件的宽度； 2S 为支点间的距离，b σ为材料的抗拉强度。
工件变形所需顶件力：
F q ＝（30％～80％）F ； 弯曲设备标称压力：
q y F F F +≥。
通过以上分析计算，可以设计出合理的工艺尺寸以及所需设备，进行下一步试制工作。
2、下料成形优化方案的可行性分析 2.1 压形过程的有限元分析
对图2下料件压形过程进行分析模拟，运用大型有限元分析软件ANSYS ，考虑到压力机相对于零件属刚性材料，故在此定义两种材料属性，其中压力机底座和压块定义成刚性材料属性，零件定义成塑性材料属性，其有限单元模型网格图如图4所示，其中不同颜色代表不同的材料属性。
图4 成形分析有限元模型网格图 ANSYS
[]
2支持刚体—柔体的面—面的接触单
元，刚性面被当作“目标”面，此模型中使用Targe170来模拟3D 的“目标”面，柔性体的表面被当作“接触”面，用Conta174来模拟。
一个目标单元和一个接单元叫做一个“接触对”程序，通过一个共享的实常号来识别“接触对”，为了建立一个“接触对”
[]
3给
目标单元和接触单元指定相同的实常号。
接触检查点位于接触单元的积分点上，在积分点上，接触单元不渗透进入目标面，然而，目标面能渗透进入接触面。
定义好零件接触参数，对底座约束其所有自由度，压块施加位移约束，进行非线形求解分析，得到其最终结果如图5所示。
图5 CAE 分析变形前后对比图
上横梁厚度方向在求解的迭代收敛计算过程中，程序每迭代计算一次，判断是否收敛，如果收敛，进行下一步迭代计算，依次类推，最终得出要求的变形结果收敛，计算结束。
其中，上横梁厚度方向迭代计算过程变形曲线如图6所示，可以看出，其最大变形量仅为0.8mm ，远小于工艺允许的误差（2mm ）。
图6 上横梁厚度方向迭代计算过程变形曲线图
由图7应力分布图可知弯曲过程在转弯半径结构薄弱处几乎不产生任何应力，满足工件的设计要求。
图7 横梁应力分布图
由于优化下料图2中，b较厚（b＝60mm），且图1中A的设计要求为正偏差。
因此，较小的反弹量对工件成形是有利的。
以上分析结果可以得出：采用优化的工艺方案下料压形后尺寸满足要求。
而且还可以通过查看模型在变形过程中的动画模拟，得知在不同时刻模型变形过程，为以后的工艺设计提供参考。
同时由分析结果得出，由于模型在长度方向尺寸较长，无法进行一次成型，还需要在图8中箭头所示方向再进行两次局部压形，即可得到最终所需的零件。
图8 二次局部压形示意图2.2 试制检测
按照优化方案对零件进行下料试制，并将压形好的最终成品取样后在试验机上进行抗拉强度试验，检测结果如表1所示:
表1 样件检测结果数据表
由表1可知，优化方案对此零件的机械性能影响很小，完全可以满足实际强度要求。
同时，对此横梁与整体节点连接进行模型疲劳试验，实测应力值为103.33MPa，疲劳加载200万次后，试验模型未出现裂纹，因此可以认为：在正常养护和维修情况下，门架上横梁构造在其使用寿命期间内不会发生疲劳开裂，疲劳强度满足要求。
3、下料成形工艺的确定
通过CAE分析和试制后进行的机械性能检测，可以得出按图
2下料方案经过压形修正后得到图1产品，满足变形以及应力分布要求。
其最终工艺流程如图9所示。
图9 门架上横梁制作工艺流程图
以上下料成形工艺流程已应用到批量最大的3吨及3吨以下吨位叉车门架上横梁上，材料利用率达到80%以上，零件合格率100%。
4、总结
通过对3吨门架上横梁下料成形工艺优化方案的设计，并运用有限元对其变形过程进行模拟分析验证，节约了研发时间，提高了劳动效率，显著降低了生产成本，取得了良好效果。
今后，对类似“U”形结构件的下料成形工艺具有很好的借鉴作用。
参考文献：
【1】郝滨海. 冲压模具简明设计手册.北京：化学工艺出版社，2004
【2】李黎明.ANSYS有限元分析实用教程.北京：清华大学出版社，2005
【3】George.R.Buchanan.Schaum’s Outline of Theory and problems of Finite Element Analysis.McGraw-Hill Companies，Inc,1995。
