车身覆盖件冲压工艺

1.汽车覆盖件概述2.冲压基本工序及工艺方案制定3.覆盖件的拉深工艺设计4.修边及冲孔工艺设计5.翻边工艺设计6.冲压工艺设计的内容和程序7.典型车身覆盖件冲压工艺实例8.车身覆盖件拉深模设计第六章汽车车身覆盖件冲压工艺1.《汽车覆盖件冲压成形技术》崔令江编著机械工业出版社2.《汽车覆盖件冲压成形技术》周天瑞主编机械工业出版社3.《汽车制造工艺学》韩英淳主编人民交通出版社4.《汽车冲压技术》王新华主编北京理工大学出版社§6.1汽车覆盖件概述一、定义：汽车覆盖件主要是指构成驾驶室、乘坐室和车身的表面零件，也包括覆盖发动机和底盘的某些表面零件。包括：外覆盖件：指人们直接看到的车身外部的裸露件，如车门外板、顶盖、前围外盖板、侧围外板以及长头商用车的发动机罩等；内覆盖件：指车身壳体内部的覆盖件，它们被覆盖上内饰件或被车身的其它零件所遮挡一般不能直接被看到，如车门内板、地板、仪表板及平头商用车的发动机盖板等。车身覆盖件一般用0.7~0.9mm的08AL镇静钢板小结：车身覆盖件是形状复杂的三维曲面,拉深件的设计、冲压工艺的设计和冲压模具的设计是一项很复杂的技术工作。二、覆盖件的表示方法覆盖件图、主模型、各种工艺模型(铸造模型、仿形模型)汽车覆盖件图:每隔100or200mm画出三个方向的坐标线,三个坐标的基准为:前后方向:以前轮为零,向后为正,向前为负;上下方向:对于轿车,以前轮中心为零,向上为正,向下为负;对于载货车,以纵梁上表面为零,向上为正,向下为负;左右方向:以汽车对称中心为零,左右不分正负.三、车身覆盖件结构特点1.轮廓尺寸大驾驶室顶盖的坯料尺寸可达2800mmⅹ2500mm2.相对厚度小厚度0.7~0.9mm,相对厚度t/L的最小值可达0.00033.形状复杂多数为三维曲面,不能用简单的几何方程来描述的空间曲面4.轮廓内部带有局部形状四、车身覆盖件的质量要求1.尺寸精度要求较高2.形状精度要求高3.表面质量要求高4.刚性好5.要有良好的成形工艺性五、车身覆盖件冲压成形特点1.一次拉深成型目前的理论分析和技术水平,尚不能象对圆筒形轴对称零件那样对其进行多道拉深工艺参数进行分析计算。因此，要求覆盖件产品设计与冲压成型工艺相结合，以求在小变形、浅拉深的基础上保证一次拉深成型。因此，要求以最小的拉深深度，最少的冲压工序和尽可能简单的模具结构来实现覆盖件的冲压成型。2.拉胀复合成型覆盖件形状复杂，坯料的变形一般不是简单的拉深变形，而是拉深和胀形同时存在的复合成型。3.局部成型当轮廓内部有局部形状（突起or凹进）的零件冲压成型时，由于压边力的作用，在凸模下行到一定深度时，局部成形便开始成型，并在成型终了时全部贴模。4.变形路径变化5.变形趋向性的控制控制覆盖件冲压成型变形趋向的主要措施是确定合理的冲压方向、确定压料面、合理设计并设置拉深筋。拉深方向、工艺补充和压料面形状是决定能否拉深成覆盖件的先决条件，而控制整个拉深坯料的拉深筋的合理敷设则是保证拉深出合格覆盖件的必要条件。覆盖件拉深过程示意图a)坯料放入；b)压边；c)板料与凸模接触；d)材料拉入；e)压型；f)下止点；g)卸载§6.2冲压基本工序及工艺方案制定一、覆盖件冲压工艺的基本工序及其安排覆盖件冲压工艺的基本工序有：落料、拉深、整形、修边、翻边和冲孔等。实际生产可将一些工序合并：落料拉深、修边冲孔、修边翻边、翻边冲孔等。覆盖件的形状大部分主要是在拉深工序中形成的。落料工序主要是获得拉深工序所需要的坯料形状和尺寸整形工序的主要内容是将拉深工序中尚未成型出的覆盖件形状修边工序的主要内容是切除拉深件上的工艺补充部分。这些工艺补充部分仅在拉深工序需要，拉深完成后要将其切掉。翻边工序位于修边工序之后，主要任务是将覆盖件的边缘翻边成型冲孔工序用以加工覆盖件上的各种孔洞。一般在拉深or翻边工序之后进行。二、冲压工艺方案设计准备工作1.查阅相关资料如①零件图和实物图，必要时应参考主模型or数字模型②冲压件的公差③所用板材的性能参数及表面质量④压力机的参数⑤各种模具的设计标准⑥产量、生产率及生产准备时间等2.对零件图和拉深图进行分析①零件轮廓、法兰、侧壁及底部是否有形状急剧变化之处，有否其它难成型的形状②该零件和相关零件焊接装配面有何要求，装配、焊接的基准面和孔在何处③各孔的精度、间距的要求，以及这些孔位于何处（平面部分、倾斜部分、侧壁部分）④各个凸缘的允许精度（如长度、凸缘面的位置、回弹等）⑤材料利用率3.覆盖件拉深图的再设计①产品图是覆盖件在车上的位置，需要转换成拉深的覆盖件拉深件图，利用坐标转换变成可拉深的零件图②实现拉深的条件拉深件的设计内容主要有拉深方向的选择、压料面与工艺补充的设计等工作§6.3覆盖件的拉深工艺设计拉深件的形状构成覆盖件拉深变形情况是相当复杂的，其成型一般均是以拉深变形性质和胀形变形性质的复合变形来实现的。一、拉深方向的选择合理的拉深方向应符合下述原则：1.保证拉深凸模能进入凹模2.保证凸模与坯料有良好的拉深初始接触状态3压料面各部位进料阻力要均匀二、工艺补充部分工艺补充：指为了顺利落深成型出合格的制件，而在冲压件的基础上所添加的那部分材料，用以满足拉深、压料面和修边等工序的要求。这些工艺补充部分仅在冲压成型中需要而不是零件所需要的，在拉深成型后的修边工序中需要将工艺补充切除掉。1.工艺补充的分类①内工艺补充②外工艺补充它包括拉深部分的补充和压料面两部分，它是为了选择和合理的拉深方向、并创造良好的拉深条件而增加的，它能增加材料的消耗。工艺补充部分制定的合理与否，直接影响到拉深成形时的工艺参数、毛坯的变形条件、变形量大小、变形分布、表面质量、破裂、起皱等质量问题。2.工艺补充的设计原则①内孔封闭补充原则②简化拉深件结构形状原则③.保证良好的塑性变形条件④.外工艺补充部分尽量小⑤.对后续工序有利的原则在工艺补充部分穿刺孔or冲工艺孔来作为下面工序的定位⑥.成双拉深工艺补充3.常见工艺补充的类型①修边线在拉深件的压料面上，垂直修边②修边线在拉深件的底面上，垂直修边③修边线在拉深件翻边展开斜面上，垂直修边④修边线在拉深件的斜面上，垂直修边⑤修边线在侧壁上，水平or倾斜修边4.工艺补充各部分的作用及尺寸5.工艺补充实例加拉深筋以增加进料阻力，使拉深件有足够的塑性变形简化了拉深件的轮廓，改善了毛坯变形流动的均匀性三、压料面压料面：压料面是组成工艺补充面的一个部分，即凹模圆角半径以外的部分。对压料面的要求：压边圈将拉深坯料压紧在凹模压料面上，所形成的压料面形状应不形成皱纹和折痕，以保证凸模对拉深坯料有良好的拉深作用。1.压料面有两种情况①压边面就是覆盖件本身的凸缘形状是已定的，一般不改变其形状②压边面全部是工艺补充面保证良好的拉深条件为主要目的进行压料面的设计2.压料面的形状3.设计压料面应遵循的原则①降低拉深深度缺图周89页锥形or碗口形的压料面，既能降低拉深深度，并且其对坯料的流动阻力小，便于坯料的流动，可在塑性变形较大的深拉深件拉深时采用。②.凸模对坯料一定要有拉深作用覆盖件在冲压成型时各断面上的伸长变形量在3%~5%范围内，并且最小伸长变形量不小于2%L0－凸模表面展开曲线长度L1－压料面表面展开曲线长度L10.97L0压料面的夹角β必须大于凸模表面夹角α③凹模里的凸包必须低于压料面四、工艺切口工艺切口:当需要在覆盖件的中间部位上冲出某些深度较大的局部凸起或鼓包时(属于胀形变形性质)，在一次拉深中，往往不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致零件的局部破裂。这时就要考虑在局部变形区的适当部位冲工艺切口或工艺孔，改善材料的流动情况，使容易破裂的区域从变形区内部得到材料的补充。当进行内工艺补充后，零件的内孔已被封闭，这部分形状的成形靠毛坯的胀形来实现面积的增大。从而使这部分材料在冲压成形过程中很容易出现破裂，且裂纹扩展到修边线以外（即冲压件上），甚至整个裂纹都出现在冲压件上。为解决内工艺补充带来的问题，一般采取在拉深毛坯的适当部位预冲出工艺孔，or拉深过程中在局部变形区的适当部位冲切工艺切口的方法，使容易破裂的区域的变形情况得到改善，并可以从相邻区域里得到材料补充，避免裂纹的产生。汽车车门内板、外板、上后围内板、上风窗盖等都采用工艺切口来避免开裂现象。在拉深过程中一般是冲工艺切口，即不让切口处的材料与本体分离，这样，这部分废料可在后工序中与其他部位的废料一并切除。否则，在拉深模中必须考虑清除废料的问题，这会使拉深模结构复杂，操作困难。1.工艺孔和工艺切口的设置必需在容易破裂的区域附近设计工艺孔和工艺切口，同时又必需设置在内工艺补充部分上，从而保证在修边之后把这部分全部切掉，不影响覆盖件本体。2.工艺孔和工艺切口的制法：(1)落料时冲出：一般用于局部成形深度较浅的场合。(2)拉深过程中切出：它充分利用材料的塑性。即在拉深开始阶段，切口周围区域的材料都产生塑性变形，且以径向伸长为主，切向伸长变形较小，然后在切工艺孔or切口后会在切向成为最大变形方向。从而使材料的塑性变形能力得到较大的发挥，成形深度可以加深。在拉深过程中一般是冲工艺切口。3.工艺孔和工艺切口的布置原则①应与局部成形的形状相适应，以使材料能合理流动②在有多个工艺孔和工艺切口时，它们之间应留有足够的搭边，以使凸模能张紧材料，保证成形效果，避免波汶等缺陷，而且修边后可获得良好的翻边质量。③切口的切断部分(开口）应邻近凸起部位的边缘或易产生破裂的区域。④切口的数量与大小应保证局部成形部分各处材料变形趋于均匀，否则不一定能防止裂纹的产生。五、拉深筋拉深方向、工艺补充部分和压料面形状是决定能否拉深出满意的覆盖件的先决条件，设置压料拉深筋or拉深槛是必要条件。原因：压料面的作用力只靠在压边力作用下模具和材料之间的摩擦力常常是不够的，需要在压料面上设置能产生很大阻力的拉深筋以满足毛坯塑性变形和塑性流动的要求。利用拉深筋可以在较大范围内控制变形区毛坯的变形大小and变形分布，抑制破裂、起皱、面畸变等多种冲压质量的问题。1.拉深筋的作用：①增加进料阻力，这是因为拉深坯料是经过反复变曲几次才拉进凹模，故增加了进料阻力。②调节压料面上各部位的进料阻力，即通过调节压料槽的松紧来增加or减少压料面上各部位的阻力，so使拉深件外轮廓上的直线部分与圆角曲线部分的进料阻力均匀。避免“多则皱，少则裂”。③还能降低对压料面表面粗糙度的要求，在设置拉深筋后压料面之间的间隙可以适当放大and略大于料厚，这样压料面表面粗糙对拉深的影响就不很大了。2.拉深筋的种类分布情况：单筋和重筋拉深筋本身的断面形状：圆筋（包括半圆筋、劣半圆筋和优半圆筋）、矩形筋、三角形筋和拉深槛使用最多的是圆形筋和方形筋尺寸参数3.拉深筋的固定方式拉深筋一般嵌入在压边圈的下表面内4.拉深槛结构拉深槛适用于曲率较小的，平坦的和深度浅的覆盖件成形。与凹模一体式的嵌入式的5.拉深筋设计设置拉深筋，最根本的目的是为了成形板材提供足够的拉力。拉深筋形式的设计①单筋结构简单，便于加工和模具调试时拉深筋参数的修正②单筋的断面圆弧半径和拉深筋槽的圆角半径相对较小，板材与其接触的表面压力大，易产生磨损，使用寿命相对短③重筋可相对降低压料面上其他部位的精度要求④对表面质量要求较高的冲压件，即使需要较多的进料、阻力要求不是很高，但为了确保零件表面质量，也往往采用重筋。⑤在毛坯变形不需要特别大的拉深阻力，且修边线不在压料面部位时，可在凹模口部设置拉深槛，既能保证拉深成形所必需的拉深阻力，又可减少毛坯尺寸和模具尺寸。拉深筋几何参数的设计①确保冲压件成形所需的拉深筋阻力②保证冲压件成形质量和表面质量③提高拉深筋的使用寿命。选取适当圆角半径的拉深筋和筋槽④有利于拉深筋的加工和修整拉深筋的布置①拉深筋的布置原则Ⅰ凹模内轮廓的曲率变化不大时，压料面上各部位的变形差别也不大，但为了补偿变形力的不足提高材料变形程度，可沿凹模口周边设置封闭的拉深筋Ⅱ凹模内轮廓的曲率变化较大时，可沿凹模口周边设置间断的拉深筋。Ⅲ为了增大径向力，减小切向拉应力，防止毛坯起皱，可只在容易起皱的部位设置局部的短拉深筋Ⅳ为了改善压料面上材料