汽車覆蓋件沖壓成形工藝

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1、第二章 汽車覆蓋件沖壓成形工藝 n 本章導(dǎo)讀 n 本章重點(diǎn) n 理論學(xué)習(xí) 本章重點(diǎn) 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 2-2 工藝設(shè)計(jì)內(nèi)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(diǎn) 一、汽車覆蓋件的質(zhì)量要求 二、汽車覆蓋件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) 2-1汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 一、 汽車覆蓋件的質(zhì)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(shí)的準(zhǔn)確性、互換性，便于實(shí) 現(xiàn)車身焊裝的自動(dòng)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(duì)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(shè)計(jì)，不能體現(xiàn)車身的造型風(fēng)格。 3. 表面質(zhì)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(yīng)清 晰、平直，曲線應(yīng)圓滑、過渡均勻。 2-1汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 一、 汽車覆蓋件的質(zhì)量要求 4. 剛性好。 覆蓋件在成形過程中，材料應(yīng)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(dòng)時(shí)，不能產(chǎn) 生較大的噪聲，以減輕駕駛員的疲勞，更 不能因振動(dòng)而產(chǎn)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(duì)產(chǎn)品 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)而言，即在一定生

3、產(chǎn)規(guī)模條件下 ，能夠較容易的安排沖壓工藝和沖壓模具 設(shè)計(jì)，能夠最經(jīng)濟(jì)、最安全、最穩(wěn)定地獲 得高質(zhì)量產(chǎn)品。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 二、汽車覆蓋件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1） 總體尺寸大。 如駕駛室頂蓋的毛坯尺寸可達(dá) 2800mm X 2500mm; 2） 相對(duì)厚度小。 板料的厚度一般為 0.8mm- 1.2mm，相對(duì)厚度（板厚與毛坯最大長(zhǎng)度之比 ）最小值可達(dá) 0.0003; 3)形狀復(fù)雜。 不能用簡(jiǎn)單的幾何方程式來描述其 空間曲面； 4） 輪廓內(nèi)部帶有局部形狀。 而這些內(nèi)部形狀的 成形往往對(duì)整個(gè)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(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) :

4、 1、成形工序多 拉深為關(guān)鍵工序 2、拉深是復(fù)合成形 常采用一次拉深 3、拉深時(shí)變形不均勻 工藝補(bǔ)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(dòng)壓床 6、高強(qiáng)度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼板 7. 數(shù)字模型為依據(jù) 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 1、成形工序多 拉深為關(guān)鍵工序 n覆蓋件沖壓成形一般經(jīng)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(guān)鍵，它從根本上決定了整 型、修邊、翻邊和沖孔等工序的內(nèi)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(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 2、拉深是復(fù)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(fù)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(tái)。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?yàn)槎卫咏?jīng)常會(huì)發(fā)生拉延不完整的情況 造成覆蓋件表面質(zhì)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(huì)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(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 3、拉深時(shí)變形不均勻 工藝補(bǔ)充、拉深筋 簡(jiǎn)單零件的形狀對(duì)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(diào) 節(jié)合適，便能防止起皺。而大型覆蓋零件形 狀復(fù)雜，深度不勻，又不對(duì)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(jìn) 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(dòng)條件，使各區(qū)段金屬 流動(dòng)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(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 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(shí)材料得不到充分的拉伸變形， 容易起皺，且剛性不夠，這時(shí)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(yùn)行中發(fā)生顫抖和噪聲。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 三 、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 5、 大而穩(wěn)定的壓邊力 雙

7、動(dòng)壓床 在普通帶氣墊的單動(dòng)壓床上，壓邊力只有公稱 噸位的 20%左右，而且壓邊力調(diào)節(jié)時(shí)可能性小， 故僅適用于簡(jiǎn)單零件的拉深。對(duì)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(chǎn)中，此類零件的拉深均在雙動(dòng)壓床 上進(jìn)行，雙動(dòng)壓床具有拉深（內(nèi)滑塊）與壓邊 （外滑塊）兩個(gè)滑塊，壓邊力可達(dá)到拉深力的 60%以上，且四點(diǎn)連接的外滑塊可進(jìn)行壓邊力 的局部調(diào)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(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn) : 6、高強(qiáng)度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼板 為保證覆蓋件在拉深時(shí)能經(jīng)受最大限度的塑性變形 而不致于產(chǎn)生破裂，對(duì)原材料的機(jī)械性能、金相組 織、化學(xué)成分、表面

8、粗糙度和厚度精度都提出很高 很嚴(yán)的要求。 7 . 數(shù)字模型為依據(jù) 覆蓋件模具型面數(shù)學(xué)模型屬于工藝模型，它從 覆蓋件產(chǎn)品模型演變而來，還要向有限元模型、 數(shù)控加工模型轉(zhuǎn)化。 2-2 工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定工藝方案 （ 2）根據(jù)覆蓋件結(jié)構(gòu)形狀，分析成型可能性和確定工序數(shù)及模具 品種（ DL圖、拉延件設(shè)計(jì)） （ 3）根據(jù)裝配要求確定覆蓋件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4）根據(jù)工廠條件決定模具使用的壓床。 （ 5）根據(jù)制造要求確定協(xié)調(diào)方法。 （ 6）提出模具設(shè)計(jì)技術(shù)條件，其中包括結(jié)構(gòu)要求、材料要求等。 2-3 工藝方案制定 1. 小批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 小批量生產(chǎn)是指月產(chǎn)量小于 1000件

9、，此時(shí) 的生產(chǎn)穩(wěn)定性極差，限期生產(chǎn)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(shè)備上剪裁，翻邊使用簡(jiǎn)易 胎具，沖孔用通用沖孔模或鉆床手工鉆孔。 如果過多地選用沖模，雖然對(duì)保證質(zhì)量有益 ，但對(duì)提高生產(chǎn)效益并無意義，且會(huì)使成本 驟增。 2-3 工藝方案 制定 2. 中批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 當(dāng)月產(chǎn)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(chǎn)。其生產(chǎn)特點(diǎn)是比較穩(wěn)定地長(zhǎng)期生產(chǎn)， 生產(chǎn)中形狀改變時(shí)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(zhì)量 和勞動(dòng)量大也

10、要相應(yīng)選用沖模，模具壽命要 求在 5萬件到 30萬件。模具選擇系統(tǒng)為 1： 2.5 ，亦即一個(gè)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(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 當(dāng)月產(chǎn)量大于 10000件（卡車）或 30000 件（轎車），且小于 100000件時(shí)，屬于大批 量生產(chǎn)。生產(chǎn)處理長(zhǎng)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(shí)安裝在一條 沖壓線上，工序間的流轉(zhuǎn)， 50年代基本是人 工送料和取件，工業(yè)化國(guó)家實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自 動(dòng)化， 60年代以后開始進(jìn)入全自動(dòng)化時(shí)期。 多工位壓床的出現(xiàn)，更加提高了

11、生產(chǎn)效率和 工件質(zhì)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(shè)計(jì)是沖模工作型面的設(shè)計(jì)。這 個(gè)階段的設(shè)計(jì)不是對(duì)工序數(shù)型的簡(jiǎn)單復(fù)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(jù)。有人簡(jiǎn)單稱作加工數(shù)型。這 個(gè)階段是對(duì)沖壓工藝編制中每道工序型面 的補(bǔ)充細(xì)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(xiàng)艱苦細(xì)致的

12、工作。由于覆蓋形狀十分復(fù)雜，其成型可能 性計(jì)算沒有固定的方法。 簡(jiǎn)單零件（形狀對(duì)稱、深度均勻）可用拉深 系數(shù)研究拉深次數(shù)和工序尺寸，汽車覆蓋件 大多由復(fù)雜的空間曲面組成，成形時(shí)坯料各 部分的變形狀態(tài)差別很大，而且甚為復(fù)雜， 各處應(yīng)力也很不均勻，因此，不能用拉深系 數(shù)來判斷和計(jì)算它的拉深次數(shù)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(jì)算方法進(jìn)行類比分析 覆蓋件的形狀不論多么復(fù)雜，都可以將 它分割成若干部分，然后將每個(gè)部分的成型 單獨(dú)和沖壓的基本工序進(jìn)行類比，然后找出 成型最困難的部分，進(jìn)行類似的工藝計(jì)算， 看其是否能一次成型。 2. 變形特點(diǎn)分析 覆蓋件的成型工序，大都可以認(rèn)為

13、是一種平 面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，垂直板料方向的應(yīng)力一 般為零，或者數(shù)值很小，可以忽略不計(jì)。 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(jié)構(gòu)精細(xì) CAE碰撞分析 全參數(shù)化模具標(biāo)準(zhǔn) 件及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù) 概念車身智能化 CAE技術(shù) 沖壓模具虛擬制造技術(shù)典型實(shí)例介紹 用戶提供 產(chǎn)品數(shù)模 （逆向工程）用戶提供 成形件產(chǎn)品或即將報(bào)廢模具 模面設(shè)計(jì)與 造型 C A D

14、有限元數(shù)值 仿真 K M A S 成形性分析 網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè)網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè) 計(jì)專家系統(tǒng)計(jì)專家系統(tǒng) 快速軟模加工快速軟模加工 模面 CAM （ NC 程序）程序） 材 料 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 材 料 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 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(shí)驗(yàn)件量實(shí)驗(yàn)件 質(zhì)量認(rèn)可 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ( C A D ) 模具加工模具加工 否 是 是 否 工件圖 雨刷機(jī)加強(qiáng)板 材料： 08AL，厚度： 0.9mm。 圓角整形 4-9 2-6 35 7-SR5 零件：雨刷機(jī)加強(qiáng)板 材料： 08Al 厚度： 0.9mm 產(chǎn)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(chǎn)品高質(zhì)量、生產(chǎn)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(shù) 拉延件的沖壓方向 爆炸圖 沖模設(shè)計(jì)過程 工藝分析，確定工藝方案 拉延 修邊沖孔 翻邊 工藝計(jì)算，確定沖模結(jié)構(gòu) 1）沖裁力、合理間隙、閉合高度、壓力中心 、 設(shè)備的選用 2）凸、凹模及主要零件設(shè)計(jì) 一、工件分析 汽車地板中加強(qiáng)板 材料為 DC54D+Z鍍鋅板，厚度為 1.4mm。 從零件的結(jié)構(gòu)圖可知：該零件形狀比較簡(jiǎn)單， 結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，并且該件是左右對(duì)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(shè)計(jì)采用方案三