汽车覆盖件冲压成形工艺性

2020/11/162在保证高品质的前提下，降本观念贯穿于整车开发设计的全过程。提高材料利用率的理念。安装断面技术。设计补偿技术。一次建模的理念。在主断面上进行冲压和注塑工艺分析，并给出主要冲压件的冲压方向和大型注塑件的拔模方向。注重细节设计的理念。项目的设计理念2020/11/163在保证高品质的前提下，降本观念贯穿于整车开发设计的全过程。降低成本是整车厂微车生产的重中之重，达不到降本目标就等于失败。M1项目我们提出了如下降本措施：利用大侧围、左右前后门、背门的洞口和窗口材料，采用在拉延前先落料、在主体材料上布拉延筋的方法，在落下的材料上将小件进行合理的排料的方法。上述材料不先落料，而是将主体件上的配套件在拉延前进行排料，随同主体件一同拉延。这样既节约了材料费又节省了模具费。2020/11/164在材料的选用上，选取了32个内外板件、成形难度较大的大型拉延件采用深拉延板外，其余零件均可考虑选用普通拉延板或热轧板等。在建模设计中尽量减少材料的牌号和板宽规格，尤其是减少材料厚度的规格。采用一模多件、模具复合技术，减少工序数目。2020/11/1652020/11/1662020/11/167提高材料利用率的理念。整车的成本构成主要包含材料费和工时费用，模具费虽然很高，但却是一次性支付的费用，如果达到经济批量，折合到每一个零件上是很小的。因此在建模时就应考虑充分利用原材料。一般整车厂的材料利用率都要求在60%以上，随着模具技术的发展，日本汽车企业已达到了70%以上。采用车身大分块的原则。采用先进的模具复合技术，减少工序数目。2020/11/168安装断面技术安装断面是区别于主断面的、将整车的动力总成系统、车身附件、内外饰、底盘、电器电子、空调系统的每一个安装点（凸焊螺母、螺栓和各种卡接）的安装关系完整的表达出来的一种断面技术。安装断面反映的定位孔、安装孔、工艺孔、定位台阶、定位面均与硬点报告一一对应。安装断面反映的基准孔中心点标有坐标数值，所有孔径孔距均标注尺寸和公差。2020/11/169设计补偿技术一般情况下，设计状态的数模不应是变形状态下的简单逆向，而空载状态下的数模才是正确的，才是可以加工的。受到弹压的变形的数模是可以通过设计补偿得到正确数模的。例如门和盖的设计数模就是变形后的数模，可以靠铰链来进行补偿设计，让平行于铰链轴的安装面偏转一个下沉角度（该角度是通过实测和计算得来的）。2020/11/1610一次建模的理念M1项是目基于工程的硬点控制的，基于断面控制的建模设计，主要是依靠260多个主断面、500多个安装断面和每一个安装点均与硬点报告一一对应的设计方法，严谨的检查程序。按该方法和程序操作基本上可以实现一次建模无大的修改或微量修改。2020/11/1611在主断面上进行冲压和注塑工艺分析，并给出主要冲压件的冲压方向和大型注塑件的拔模方向。在主断面上标出主要零件的冲压、拔模方向和压边面形状以及工艺补充部分的形状。如侧围外板的冲压方向为Y方向，发动机罩内板的冲压方向为其四个角点所作成的平面的铅垂方向，既与Z方向逆向旋转约15度的方向，压边与工艺补充均跟随工件形状。工艺补充后仍然可做小角度旋转。2020/11/16122020/11/1613在主断面上做冲压、焊接工艺检查，如非必要负角、侧孔、曲面孔、最小焊接空间、凸焊定位孔等。有了基本明确的冲压方向后，在建模做各种特征时就可以避免非必要负角的出现。2020/11/1614注重细节设计的理念一款高品质的车型一定是具备好的工艺，细节设计比较完美的设计，如表面间隙的处理、内饰件的搭接结构和边界处理、外造型结构特征的处理。2020/11/1615汽车覆盖件的品质要求外表面的精度、质量主要取决于凹模圆角的光洁度和润滑状态，可有效的避免划伤、划痕等。内表面的精度取决于板料贴紧凸模的程度，“摩擦保持效果”使坯料与凸模之间不能产生相对运动。表面质量要求形状与尺寸要求刚性要求工艺性要求2020/11/1616表面质量要求汽车的车身分为若干个区域，不同的区域有不同的验收标准。白车身的可见表面不允许有波纹、皱纹、暗坑、拉痕、擦伤、滑移线以及其他破坏表面完美的缺陷。外表面的装饰棱线、装饰筋条要清晰、平滑、左右对称及过渡均匀。覆盖件上的装饰棱线、造型特征线应在两个件的衔接处吻合，不允许有错位。2020/11/1617形状与尺寸要求由于覆盖件的曲面形状复杂，且要求具有互换性，因此车身覆盖件必须有较高的形状与尺寸精度，才能保证车身外观的一致性、美观性，才能保证实现焊接装配的自动化，适应批量化生产。以型面定位的冲压、焊接、装配工序，对形状与尺寸的要求也是比较高的。2020/11/1618刚性要求在拉延过程中往往会由于材料的塑性变形不够等原因而使工件的一些部位刚性差，受振动时就会产生空洞声，汽车在行驶中发生振动，会造成覆盖件的早期损坏。因此在拉延时，要采取一定的措施来保证，工件在拉延后具有较好的刚度（用手敲击表面，听其声音是否一致。用手按压表面看是否发生松弛和鼓动现象）。2020/11/1619工艺性要求覆盖件的工艺性主要表现在工件的冲压性能、焊接装配性能、操作的安全性等。一般情况下，覆盖件的冲压性能是以拉延件为先决条件的。如果覆盖件能够完成拉延，则以后的工序仅仅是确定工序数目和安排工序之间的先后顺序问题。覆盖件一般都是一道工序拉延成形的，为了实现拉延，拉延件的设计是非常重要的一环。2020/11/1620一次拉延成形的条件•一次拉延成形的相对拉延深度H/B≤0.5~0.65其中H拉延件的深度B拉延件的短边宽度覆盖件拉延时的金属流动情况2020/11/1621拉延深度的分类一般说：深度越深，变形程度就越大，应力就越接近σs而产生断裂。大致可以分为三类浅拉延：拉延深度＜50mm,形状比较简单且均匀，平底或大致平底或小台阶的底一般拉延：拉延深度＜100mm，复杂拉延：拉延深度在150~260mm2020/11/1622拉延圆角R与料厚的关系拉延件的底部与壁间的R1≥t,为使拉延顺利进行,一般取R1≥(3~5)t比较规则的拉延件的凸缘与壁间的R2≥2t,为使拉延顺利进行,一般取R2≥(5~8)t,不规则的拉延件R3≥3t,一般汽车覆盖件均为一次拉延成形因此尽可能R3≥0.2H.此处的R3又称为凹模入口处的圆角半径.2020/11/1623冲压方向的选择1.大面兼顾原则2.保证凸模能够顺利进入凹模3.凸模与毛坯的接触状态4.压料面各部位进料要均匀5.防止表面缺陷6.防止侧壁挠曲或回弹2020/11/1624大面兼顾原则•以大面为主，兼顾其他一些小的凸凹或反拉特征。可以旋转一个角度，使压料面成倾斜状态。2020/11/1625凸模与毛坯的接触状态•凸模开始拉延时与毛坯的接触状态是应在建模初期就考虑的问题，接触状态的不同拉延的结果就不同。•保证凸模与拉延毛坯有足够大的接触面积，如果接触面积小，接触面与水平面夹角就小，应力集中容易产生破裂。•凸模与拉延毛坯的接触应靠近中间，这样凸模在拉延时能够将材料均匀的拉入凹模2020/11/1626，如果接触的地方不靠近中间，则在拉延过程中，拉延毛坯就有可能经凸模顶部窜动而影响拉延质量。凸模与拉延毛坯的接触要多而分散，就是说凸模开始拉延时与拉延毛坯至少要有两个以上的接触点，并同时接触。凸模开始拉延时与拉延毛坯不应受凹模里的凸包弯曲而变形，也就是说，反拉延的特征是不能高于压料面。2020/11/1627拉延成形件的材料要求1.表面粗糙度2.材料厚度的精度3.材料的化学成分4.材料的金相组织2020/11/1628拉延板的选择：对拉延板的基本要求1）.低的含碳量有利于拉延，含碳量应在0.06％~0.09％之间，硅、磷、硫的含量应最小限度。2）.机械性能：σs/σb（屈强比）≤0.65,值愈小，则应力不大时就开始塑性变形，且变形阶段长，能持久而不断裂。δ10≥40％，值愈大则塑性愈好。选择δu、n值、r值等指标较高的材料。2020/11/1629车身覆盖件的分块1.分块线应与车身外造型曲面线条相吻合；2.分块线应避免在圆弧面上；3.相邻的块应具有相近的材料厚度和材料牌号；4.不易太小，应充分考虑利用一次拉延成形的极限的变形程度，评估生产厂的现有条件和拉延的难易程度；5.轮廓尺寸应考虑板材的规格尺寸；2020/11/1630建模设计应注意的问题防止突变台阶，特征安排的不要太密。反拉延的深度不宜过深，可根据拉延面的大小和位置确定，一般不要超过30mm。孔的位置尽量不要安排在倒圆面、过渡面、曲面交界处。三处以上的曲面交界形成的拐角，作成尽量大的球面，或以平面代替。翻边翻孔的工艺结构以减少工序数目为原则。修边线避免形成空间曲线。减少不必要立面修边内板上的异形曲面孔的转角应落在平面上。便于修边并为翻边创造有利条件。2020/11/1631修边线例子：转角形成了空间曲线，对切刀极为不利。把它放在平面上则属正常切边。2020/11/1632汽车覆盖件冲压成形常见的质量问题断裂皱折曲面\形状精度不良2020/11/1633断裂状态的分类按断裂的性质分因为材料的强度不够而产生的断裂,大多都发生在传力区,称为强度断裂(或α断裂).因为材料的塑性不足而产生的断裂,大多都发生在变形区,称为塑性断裂(或β断裂).按断裂发生的部位分凸模(或凸凹模)端部的断裂此类断裂经常发生在膨胀成形、拉延---膨胀复合成形、拉延成形过程中,断裂部位一般为双向拉应力状态.侧壁断裂侧壁断裂包括壁裂、伸长类翻边的侧壁断裂和双向拉应力状态下的侧壁断裂.2020/11/1634凹模园角部位的断裂此类断裂包括弯曲断裂和拉弯断裂.法兰部位的断裂大多发生在伸长类翻边工序中,包括外缘断裂和内缘断裂其他断裂主要有拉延筋作用引起的断裂和起皱引起的断裂断裂的对策冲压成形极限主要包括变形区的变形极限和传力区的承载能力.就断裂而言,主要是受伸长类变形的成形极限和受拉传力区的承载能力.下面的对策和措施就是针对这两方面的.2020/11/1635伸长类变形时的对策伸长类变形时的断裂多为塑性断裂(β断裂).应从提高材料的抗缩颈能力、减少材料的绝对伸长变形量以及改变变形路径等方面入手.具体措施如下:1.修改模具参数.2.降低成形高度,增加成形工序.3.调整毛坯形状和尺寸.4.增加辅助工艺措施.5.选择δu、n值、r值等指标较高的材料.受拉传力区的对策2020/11/1636受拉传力区的断裂,一般为强度断裂(α断裂).主要对策应从提高传力区的承载能力入手,具体措施如下:1.修正模具参数,如转角半径和凸凹模间隙等.2.选择合理的毛坯形状和尺寸.3.改变压边力的大小4.改善润滑条件5.修正拉延筋或拉延槛的形状、参数以及布局。6.选择强度指标较高的材料。2020/11/1637皱折状态的分类按引起起皱的外力分类当外力在板料平面内引起的压应力使板厚方向达到失稳极限时便产生了失稳起皱，皱纹的走向与压应力垂直。引起压应力的外力大致可以分为四种情况：即压缩力、剪切力、不均匀拉伸力、板料平面内弯曲力。压应力引起的失稳起皱拉延时法兰变形区的起皱，曲面零件成形时悬空部分的起皱即属此类剪应力引起的失稳起皱剪应力引起的失稳起皱其实质依然是压应力的作用。例如板材在纯剪切状态下，在与剪应力成45度的两个剖面上分别作用着与剪应力等值的拉应力和压应力。事实上只要有压应力存在就有导致失稳起皱的可能。2020/11/1638不均匀拉应力引起的失稳起皱当平板在不均匀拉应力作用下，在板料内产生不均匀变形，并可能在与拉应力垂直的方向上产生附加压应力。拉应力的不均匀程度越大，越易产生失稳起皱。皱纹产生在拉力最大的部位，其走向与拉延方向相同。板料平面内弯曲应力引起的失稳起皱利用不设筋的模具进行拉延时，由于材料流动的速度在法兰变形区的直边区是不同的，由位移速度差诱发产生的剪应力，形成了直边区对园角区的板平面内的弯矩和