汽车覆盖件冲压成形工艺

第二章 汽车覆盖件冲压成形工艺 n 本章导读 n 本章重点 n 理论学习 本章重点 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 2-2 工艺设计内容 2-3 工艺方案 制定 2-4 汽车覆盖件模具开发流程 2-5 成型可能性分析 2-6 举例 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 一、汽车覆盖件的质量要求 二、汽车覆盖件结构特点 三、覆盖件的成形特点 2-1汽车覆盖件冲压成形特点 一、 汽车覆盖件的质量要求 1. 尺寸精度。 汽车覆盖件必须有很高的尺寸精度（包 括轮廓尺寸、孔位尺寸、局部形状的各种尺寸等） ，以保证焊装或组装时的准确性、互换性，便于实 现车身焊装的自动化和无人化，也保证车身外观形 状的一致性和美观性。 2. 形状精度。 特别是对外覆盖件，要求具有很高的形 状精度，必须与主模型相符合。否则将偏离车身总 体设计，不能体现车身的造型风格。 3. 表面质量。 外覆盖件（尤其是轿车）表面不允许有 波纹、皱纹、凹痕、擦伤、压痕等缺陷，棱线应清 晰、平直，曲线应圆滑、过渡均匀。 2-1汽车覆盖件冲压成形特点 一、 汽车覆盖件的质量要求 4. 刚性好。 覆盖件在成形过程中，材料应有 足够的塑性变形，以保证零件具有足够的 刚性，使汽车在行驶中受振动时，不能产 生较大的噪声，以减轻驾驶员的疲劳，更 不能因振动而产生早期损坏甚至空洞。 5. 良好的工艺性。 良好的工艺性是针对产品 设计结构而言，即在一定生产规模条件下 ，能够较容易的安排冲压工艺和冲压模具 设计，能够最经济、最安全、最稳定地获 得高质量产品。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 二、汽车覆盖件结构特点 1） 总体尺寸大。 如驾驶室顶盖的毛坯尺寸可达 2800mm X 2500mm; 2） 相对厚度小。 板料的厚度一般为 0.8mm- 1.2mm，相对厚度（板厚与毛坯最大长度之比 ）最小值可达 0.0003; 3)形状复杂。 不能用简单的几何方程式来描述其 空间曲面； 4） 轮廓内部带有局部形状。 而这些内部形状的 成形往往对整个冲压件的成形有很大的影响， 甚至是决定性的影响。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 1、成形工序多 拉深为关键工序 2、拉深是复合成形 常采用一次拉深 3、拉深时变形不均匀 工艺补充、拉深筋 4、拉深深度浅 拉深槛 5、大而稳定的压边力 双动压床 6、高强度、高质量、抗腐蚀的钢板 7. 数字模型为依据 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 1、成形工序多 拉深为关键工序 n覆盖件冲压成形一般经过落料、拉延、 整形、修边、翻边等工序完成，其中拉 延工序最为关键，它从根本上决定了整 型、修边、翻边和冲孔等工序的内容和 顺序，尽管在一定程度上也要受其它工 序的制约。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 2、拉深是复合成形 常采用一次拉深 无论覆盖件分块有多大形状有多复杂，尽可 能在一次拉延中成形出全部空间曲面形状， 以及曲面上的棱线筋条和凸台。否则很难保 证覆盖件几何形状的一致性和表面光滑形状。 因为二次拉延经常会发生拉延不完整的情况 造成覆盖件表面质量的恶化。外覆盖件的同 一表面尽可能一次成形，如果分两次成形， 在交接处会残存不连续的面，这样表面喷涂 装饰后外观效果不良。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 3、拉深时变形不均匀 工艺补充、拉深筋 简单零件的形状对称，深度均匀，而且通常 压边面积比其余部分面积大，只要压边力调 节合适，便能防止起皱。而大型覆盖零件形 状复杂，深度不匀，又不对称，压边面积比 其余部分小，因而需要采用拉深筋来加大进 料阻力；或是利用拉深筋的合理布排，改善 毛坯在压边圈下的流动条件，使各区段金属 流动趋于均匀，才能有效地防止起皱。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 4、拉深深度浅 拉深槛 有些覆盖件，由于拉深深度浅（如汽车外门 板），拉深时材料得不到充分的拉伸变形， 容易起皱，且刚性不够，这时需采用拉延槛 来加大压边圈下材料的牵引力。从而增大塑 性变形程度，保证零件在修边后弹性畸变小， 刚性好，以消除“鼓膜状”的缺陷，避免零 件在汽车运行中发生颤抖和噪声。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三 、覆盖件的成形特点 : 5、 大而稳定的压边力 双动压床 在普通带气垫的单动压床上，压边力只有公称 吨位的 20%左右，而且压边力调节时可能性小， 故仅适用于简单零件的拉深。对于大型覆盖件 的拉深，需要的变形力和压边力都较大，因此， 在大量生产中，此类零件的拉深均在双动压床 上进行，双动压床具有拉深（内滑块）与压边 （外滑块）两个滑块，压边力可达到拉深力的 60%以上，且四点连接的外滑块可进行压边力 的局部调节，这可满足覆盖件拉深的特殊要求。 2-1 汽车覆盖件冲压成形特点 三、覆盖件的成形特点 : 6、高强度、高质量、抗腐蚀的钢板 为保证覆盖件在拉深时能经受最大限度的塑性变形 而不致于产生破裂，对原材料的机械性能、金相组 织、化学成分、表面粗糙度和厚度精度都提出很高 很严的要求。 7 . 数字模型为依据 覆盖件模具型面数学模型属于工艺模型，它从 覆盖件产品模型演变而来，还要向有限元模型、 数控加工模型转化。 2-2 工艺设计内容 （ 1）根据生产纲领确定工艺方案 （ 2）根据覆盖件结构形状，分析成型可能性和确定工序数及模具 品种（ DL图、拉延件设计） （ 3）根据装配要求确定覆盖件的验收标准。 （ 4）根据工厂条件决定模具使用的压床。 （ 5）根据制造要求确定协调方法。 （ 6）提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。 2-3 工艺方案制定 1. 小批量生产的覆盖件冲压工艺方案 小批量生产是指月产量小于 1000件，此时 的生产稳定性极差，限期生产形状改变可能 性大，模具选择只要求 拉延 和 成型 工序使用 冲模，模具寿命在 5万件。其他工序，如落料 、修边可在通用设备上剪裁，翻边使用简易 胎具，冲孔用通用冲孔模或钻床手工钻孔。 如果过多地选用冲模，虽然对保证质量有益 ，但对提高生产效益并无意义，且会使成本 骤增。 2-3 工艺方案 制定 2. 中批量生产的覆盖件冲压工艺方案 当月产量大于 1000件，且小于 10000件（ 卡车）或 30000件（轿车）是被视为是中批量 生产。其生产特点是比较稳定地长期生产， 生产中形状改变时有发生。模具选择除要求 拉延模采用冲模外，其他工序如果影响质量 和劳动量大也要相应选用冲模，模具寿命要 求在 5万件到 30万件。模具选择系统为 1： 2.5 ，亦即一个覆盖件平均选择 2.5套冲模。 2-3 工艺方案制定 3. 大批量生产的覆盖件冲压工艺方案 当月产量大于 10000件（卡车）或 30000 件（轿车），且小于 100000件时，属于大批 量生产。生产处理长期稳定状态，形状改变 可能性小，工艺难易程度困难，工艺方案要 为流水线提供保证，每道工序都要使用冲模 ，拉延、修边冲孔和翻边模同时安装在一条 冲压线上，工序间的流转， 50年代基本是人 工送料和取件，工业化国家实现机械化和自 动化， 60年代以后开始进入全自动化时期。 多工位压床的出现，更加提高了生产效率和 工件质量。 2-3 工艺方案制定 2-4 汽车覆盖件模具开发流程 2-4 汽车覆盖件模具开发流程 2-4 汽车覆盖件模具开发流程 2-4汽车覆盖件模具开发流程 2-4汽车覆盖件模具开发流程 冲模型面设计是冲模工作型面的设计。这 个阶段的设计不是对工序数型的简单复制， 而且包括流料速度控制，消除回弹措施， 间隙合理分布等的型面处理。是模具型面 的加工依据。有人简单称作加工数型。这 个阶段是对冲压工艺编制中每道工序型面 的补充细化。 -6 汽车覆盖件模具开发流程 2-4汽车覆盖件模具开发流程 2-4汽车覆盖件模具开发流程 2-5 成型可能性分析 覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的 工作。由于覆盖形状十分复杂，其成型可能 性计算没有固定的方法。 简单零件（形状对称、深度均匀）可用拉深 系数研究拉深次数和工序尺寸，汽车覆盖件 大多由复杂的空间曲面组成，成形时坯料各 部分的变形状态差别很大，而且甚为复杂， 各处应力也很不均匀，因此，不能用拉深系 数来判断和计算它的拉深次数和拉深的可能 性。 2-5 成型可能性分析 用基本冲压工序的计算方法进行类比分析 覆盖件的形状不论多么复杂，都可以将 它分割成若干部分，然后将每个部分的成型 单独和冲压的基本工序进行类比，然后找出 成型最困难的部分，进行类似的工艺计算， 看其是否能一次成型。 2. 变形特点分析 覆盖件的成型工序，大都可以认为是一种平 面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一 般为零，或者数值很小，可以忽略不计。 名词解释 拉延、拉伸 翻边 冲裁、剪切、切割 修边、修整 冲孔 成型 整形 翻孔 包边 弯型 整形 分离 斜切、修边 翻孔 斜切、翻边 斜切、冲孔 斜切、整形 辊压成型 滚剪、切开 KMAS/One-step 基于 KBE和 KMAS的 车身部件快速仿真 KMAS/increment 车身结构精细 CAE碰撞分析 全参数化模具标准 件及结构数据库 概念车身智能化 CAE技术 冲压模具虚拟制造技术典型实例介绍 用户提供 产品数模 （逆向工程）用户提供 成形件产品或即将报废模具 模面设计与 造型 C A D 有限元数值 仿真 K M A S 成形性分析 网络化模具设网络化模具设 计专家系统计专家系统 快速软模加工快速软模加工 模面 CAM （ NC 程序）程序） 材 料 数 据 库 材 料 数 据 库 D a t a - B a s e D a t a - B a s e 冲压小批冲压小批 量实验件量实验件 质量认可 模具结构设计模具结构设计 ( C A D ) 模具加工模具加工 否 是 是 否 工件图 雨刷机加强板 材料： 08AL，厚度： 0.9mm。 圆角整形 4-9 2-6 35 7-SR5 零件：雨刷机加强板 材料： 08Al 厚度： 0.9mm 产量：中等批量 综合分析，该零件能满足成形要求。 1 制定原则： 产品高质量、生产高效率、材料低耗能 2 备选方案： 方案一：拉深 修边、冲孔。 方案二：落料、拉深 修边、冲孔、整形。 方案三：落料 拉深 修边 冲孔 整形。 方案四：落料 拉深 修边、冲孔 整形。 3 最佳方案： 方案四：落料 拉深 修边、冲孔 整形。 工艺流程 工艺流程：落料 拉延 修边、冲 孔 翻边、整形 工艺流程 工艺及主要参数 拉延件的冲压方向 爆炸图 冲模设计过程 工艺分析，确定工艺方案 拉延 修边冲孔 翻边 工艺计算，确定冲模结构 1）冲裁力、合理间隙、闭合高度、压力中心 、 设备的选用 2）凸、凹模及主要零件设计 一、工件分析 汽车地板中加强板 材料为 DC54D+Z镀锌板，厚度为 1.4mm。 从零件的结构图可知：该零件形状比较简单， 结构也不复杂，并且该件是左右对称件。 方案一（ 1）拉延（ 2）修边（ 3）翻边（ 4）冲孔 方案二（ 1）拉延（ 2）冲孔（ 3）翻边（ 4）修边 方案三（ 1）拉延（ 2）修边（ 3）翻边冲孔 本设计采用方案三