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1、第二章 汽車覆蓋件沖壓成形工藝 n 本章導讀 n 本章重點 n 理論學習 本章重點 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 2-2 工藝設計內容 2-3 工藝方案 制定 2-4 汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-5 成型可能性分析 2-6 舉例 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 一、汽車覆蓋件的質量要求 二、汽車覆蓋件結構特點 三、覆蓋件的成形特點 2-1汽車覆蓋件沖壓成形特點 一、 汽車覆蓋件的質量要求 1. 尺寸精度。 汽車覆蓋件必須有很高的尺寸精度（包 括輪廓尺寸、孔位尺寸、局部形狀的各種尺寸等） ，以保證焊裝或組裝時的準確性、互換性，便于實 現車身焊裝的自動化和無人化，也保證車身外觀形 狀的一致性和美
2、觀性。 2. 形狀精度。 特別是對外覆蓋件，要求具有很高的形 狀精度，必須與主模型相符合。否則將偏離車身總 體設計，不能體現車身的造型風格。 3. 表面質量。 外覆蓋件（尤其是轎車）表面不允許有 波紋、皺紋、凹痕、擦傷、壓痕等缺陷，棱線應清 晰、平直，曲線應圓滑、過渡均勻。 2-1汽車覆蓋件沖壓成形特點 一、 汽車覆蓋件的質量要求 4. 剛性好。 覆蓋件在成形過程中，材料應有 足夠的塑性變形，以保證零件具有足夠的 剛性，使汽車在行駛中受振動時，不能產 生較大的噪聲，以減輕駕駛員的疲勞，更 不能因振動而產生早期損壞甚至空洞。 5. 良好的工藝性。 良好的工藝性是針對產品 設計結構而言，即在一定生
3、產規(guī)模條件下 ，能夠較容易的安排沖壓工藝和沖壓模具 設計，能夠最經濟、最安全、最穩(wěn)定地獲 得高質量產品。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 二、汽車覆蓋件結構特點 1） 總體尺寸大。 如駕駛室頂蓋的毛坯尺寸可達 2800mm X 2500mm; 2） 相對厚度小。 板料的厚度一般為 0.8mm- 1.2mm，相對厚度（板厚與毛坯最大長度之比 ）最小值可達 0.0003; 3)形狀復雜。 不能用簡單的幾何方程式來描述其 空間曲面； 4） 輪廓內部帶有局部形狀。 而這些內部形狀的 成形往往對整個沖壓件的成形有很大的影響， 甚至是決定性的影響。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 :
4、 1、成形工序多 拉深為關鍵工序 2、拉深是復合成形 常采用一次拉深 3、拉深時變形不均勻 工藝補充、拉深筋 4、拉深深度淺 拉深檻 5、大而穩(wěn)定的壓邊力 雙動壓床 6、高強度、高質量、抗腐蝕的鋼板 7. 數字模型為依據 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 : 1、成形工序多 拉深為關鍵工序 n覆蓋件沖壓成形一般經過落料、拉延、 整形、修邊、翻邊等工序完成，其中拉 延工序最為關鍵，它從根本上決定了整 型、修邊、翻邊和沖孔等工序的內容和 順序，盡管在一定程度上也要受其它工 序的制約。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 : 2、拉深是復合成形 常采用一次拉深
5、無論覆蓋件分塊有多大形狀有多復雜，盡可 能在一次拉延中成形出全部空間曲面形狀， 以及曲面上的棱線筋條和凸臺。否則很難保 證覆蓋件幾何形狀的一致性和表面光滑形狀。 因為二次拉延經常會發(fā)生拉延不完整的情況 造成覆蓋件表面質量的惡化。外覆蓋件的同 一表面盡可能一次成形，如果分兩次成形， 在交接處會殘存不連續(xù)的面，這樣表面噴涂 裝飾后外觀效果不良。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 : 3、拉深時變形不均勻 工藝補充、拉深筋 簡單零件的形狀對稱，深度均勻，而且通常 壓邊面積比其余部分面積大，只要壓邊力調 節(jié)合適，便能防止起皺。而大型覆蓋零件形 狀復雜，深度不勻，又不對稱，壓邊面積比
6、 其余部分小，因而需要采用拉深筋來加大進 料阻力；或是利用拉深筋的合理布排，改善 毛坯在壓邊圈下的流動條件，使各區(qū)段金屬 流動趨于均勻，才能有效地防止起皺。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 : 4、拉深深度淺 拉深檻 有些覆蓋件，由于拉深深度淺（如汽車外門 板），拉深時材料得不到充分的拉伸變形， 容易起皺，且剛性不夠，這時需采用拉延檻 來加大壓邊圈下材料的牽引力。從而增大塑 性變形程度，保證零件在修邊后彈性畸變小， 剛性好，以消除“鼓膜狀”的缺陷，避免零 件在汽車運行中發(fā)生顫抖和噪聲。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三 、覆蓋件的成形特點 : 5、 大而穩(wěn)定的壓邊力 雙
7、動壓床 在普通帶氣墊的單動壓床上，壓邊力只有公稱 噸位的 20%左右，而且壓邊力調節(jié)時可能性小， 故僅適用于簡單零件的拉深。對于大型覆蓋件 的拉深，需要的變形力和壓邊力都較大，因此， 在大量生產中，此類零件的拉深均在雙動壓床 上進行，雙動壓床具有拉深（內滑塊）與壓邊 （外滑塊）兩個滑塊，壓邊力可達到拉深力的 60%以上，且四點連接的外滑塊可進行壓邊力 的局部調節(jié)，這可滿足覆蓋件拉深的特殊要求。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點 三、覆蓋件的成形特點 : 6、高強度、高質量、抗腐蝕的鋼板 為保證覆蓋件在拉深時能經受最大限度的塑性變形 而不致于產生破裂，對原材料的機械性能、金相組 織、化學成分、表面
8、粗糙度和厚度精度都提出很高 很嚴的要求。 7 . 數字模型為依據 覆蓋件模具型面數學模型屬于工藝模型，它從 覆蓋件產品模型演變而來，還要向有限元模型、 數控加工模型轉化。 2-2 工藝設計內容 （ 1）根據生產綱領確定工藝方案 （ 2）根據覆蓋件結構形狀，分析成型可能性和確定工序數及模具 品種（ DL圖、拉延件設計） （ 3）根據裝配要求確定覆蓋件的驗收標準。 （ 4）根據工廠條件決定模具使用的壓床。 （ 5）根據制造要求確定協調方法。 （ 6）提出模具設計技術條件，其中包括結構要求、材料要求等。 2-3 工藝方案制定 1. 小批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案 小批量生產是指月產量小于 1000件
9、，此時 的生產穩(wěn)定性極差，限期生產形狀改變可能 性大，模具選擇只要求 拉延 和 成型 工序使用 沖模，模具壽命在 5萬件。其他工序，如落料 、修邊可在通用設備上剪裁，翻邊使用簡易 胎具，沖孔用通用沖孔?；蜚@床手工鉆孔。 如果過多地選用沖模，雖然對保證質量有益 ，但對提高生產效益并無意義，且會使成本 驟增。 2-3 工藝方案 制定 2. 中批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案 當月產量大于 1000件，且小于 10000件（ 卡車）或 30000件（轎車）是被視為是中批量 生產。其生產特點是比較穩(wěn)定地長期生產， 生產中形狀改變時有發(fā)生。模具選擇除要求 拉延模采用沖模外，其他工序如果影響質量 和勞動量大也
10、要相應選用沖模，模具壽命要 求在 5萬件到 30萬件。模具選擇系統為 1： 2.5 ，亦即一個覆蓋件平均選擇 2.5套沖模。 2-3 工藝方案制定 3. 大批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案 當月產量大于 10000件（卡車）或 30000 件（轎車），且小于 100000件時，屬于大批 量生產。生產處理長期穩(wěn)定狀態(tài)，形狀改變 可能性小，工藝難易程度困難，工藝方案要 為流水線提供保證，每道工序都要使用沖模 ，拉延、修邊沖孔和翻邊模同時安裝在一條 沖壓線上，工序間的流轉， 50年代基本是人 工送料和取件，工業(yè)化國家實現機械化和自 動化， 60年代以后開始進入全自動化時期。 多工位壓床的出現，更加提高了
11、生產效率和 工件質量。 2-3 工藝方案制定 2-4 汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4 汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4 汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 沖模型面設計是沖模工作型面的設計。這 個階段的設計不是對工序數型的簡單復制， 而且包括流料速度控制，消除回彈措施， 間隙合理分布等的型面處理。是模具型面 的加工依據。有人簡單稱作加工數型。這 個階段是對沖壓工藝編制中每道工序型面 的補充細化。 -6 汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開發(fā)流程 2-5 成型可能性分析 覆蓋件成形的可能性分析是一項艱苦細致的
12、工作。由于覆蓋形狀十分復雜，其成型可能 性計算沒有固定的方法。 簡單零件（形狀對稱、深度均勻）可用拉深 系數研究拉深次數和工序尺寸，汽車覆蓋件 大多由復雜的空間曲面組成，成形時坯料各 部分的變形狀態(tài)差別很大，而且甚為復雜， 各處應力也很不均勻，因此，不能用拉深系 數來判斷和計算它的拉深次數和拉深的可能 性。 2-5 成型可能性分析 用基本沖壓工序的計算方法進行類比分析 覆蓋件的形狀不論多么復雜，都可以將 它分割成若干部分，然后將每個部分的成型 單獨和沖壓的基本工序進行類比，然后找出 成型最困難的部分，進行類似的工藝計算， 看其是否能一次成型。 2. 變形特點分析 覆蓋件的成型工序，大都可以認為
13、是一種平 面應力狀態(tài)下進行的，垂直板料方向的應力一 般為零，或者數值很小，可以忽略不計。 名詞解釋 拉延、拉伸 翻邊 沖裁、剪切、切割 修邊、修整 沖孔 成型 整形 翻孔 包邊 彎型 整形 分離 斜切、修邊 翻孔 斜切、翻邊 斜切、沖孔 斜切、整形 輥壓成型 滾剪、切開 KMAS/One-step 基于 KBE和 KMAS的 車身部件快速仿真 KMAS/increment 車身結構精細 CAE碰撞分析 全參數化模具標準 件及結構數據庫 概念車身智能化 CAE技術 沖壓模具虛擬制造技術典型實例介紹 用戶提供 產品數模 （逆向工程）用戶提供 成形件產品或即將報廢模具 模面設計與 造型 C A D
14、有限元數值 仿真 K M A S 成形性分析 網絡化模具設網絡化模具設 計專家系統計專家系統 快速軟模加工快速軟模加工 模面 CAM （ NC 程序）程序） 材 料 數 據 庫 材 料 數 據 庫 D a t a - B a s e D a t a - B a s e 沖壓小批沖壓小批 量實驗件量實驗件 質量認可 模具結構設計模具結構設計 ( C A D ) 模具加工模具加工 否 是 是 否 工件圖 雨刷機加強板 材料： 08AL，厚度： 0.9mm。 圓角整形 4-9 2-6 35 7-SR5 零件：雨刷機加強板 材料： 08Al 厚度： 0.9mm 產量：中等批量 綜合分析，該零件能滿足成
15、形要求。 1 制定原則： 產品高質量、生產高效率、材料低耗能 2 備選方案： 方案一：拉深 修邊、沖孔。 方案二：落料、拉深 修邊、沖孔、整形。 方案三：落料 拉深 修邊 沖孔 整形。 方案四：落料 拉深 修邊、沖孔 整形。 3 最佳方案： 方案四：落料 拉深 修邊、沖孔 整形。 工藝流程 工藝流程：落料 拉延 修邊、沖 孔 翻邊、整形 工藝流程 工藝及主要參數 拉延件的沖壓方向 爆炸圖 沖模設計過程 工藝分析，確定工藝方案 拉延 修邊沖孔 翻邊 工藝計算，確定沖模結構 1）沖裁力、合理間隙、閉合高度、壓力中心 、 設備的選用 2）凸、凹模及主要零件設計 一、工件分析 汽車地板中加強板 材料為 DC54D+Z鍍鋅板，厚度為 1.4mm。 從零件的結構圖可知：該零件形狀比較簡單， 結構也不復雜，并且該件是左右對稱件。 方案一（ 1）拉延（ 2）修邊（ 3）翻邊（ 4）沖孔 方案二（ 1）拉延（ 2）沖孔（ 3）翻邊（ 4）修邊 方案三（ 1）拉延（ 2）修邊（ 3）翻邊沖孔 本設計采用方案三
汽車覆蓋件沖壓成形工藝
