汽車覆蓋件沖壓成形工藝PPT課件

1、汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造 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) 本章導(dǎo)讀 由于汽車覆蓋件模具的復(fù)雜性，使得其生產(chǎn)制造工藝更加復(fù)雜、特殊。 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(kāi)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

2、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(wú)人化， 也保證車身外觀形狀的一致性和美觀性。 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(guò)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(guò)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)

3、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(lái)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

4、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): 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 覆蓋件沖壓成形一般經(jīng)過(guò)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

5、件的成形特點(diǎn): 2、拉深是復(fù)合成形 常采用一次拉深 無(wú)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

6、件形狀復(fù)雜， 深度不勻，又不對(duì)稱，壓邊面積比其余部分小，因而需要采用拉深筋 來(lái)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(lái)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):

7、 5、大而穩(wěn)定的壓邊力 雙動(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

8、組織、化學(xué)成分、表面粗糙度和厚度精度 都提出很高很嚴(yán)的要求。 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn): 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(lái)，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

9、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 ，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(wàn)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 ?；蜚@床手工鉆孔。如果過(guò)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(wú)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

10、用沖模外， 其他工序如果影響質(zhì)量和勞動(dòng)量大也要相 應(yīng)選用沖模，模具壽命要求在5萬(wàn)件到30 萬(wàn)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(kāi)始進(jìn) 入全自動(dòng)化時(shí)期。多工

11、位壓床的出現(xiàn)，更加提高 了生產(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(kāi)發(fā)流程 2-4 汽車覆蓋件模具開(kāi)發(fā)流程 2-4 汽車覆蓋件模具開(kāi)發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開(kāi)發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開(kāi)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(kāi)發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開(kāi)發(fā)流程 2-4汽車覆蓋件模具開(kāi)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

12、一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作。由于覆蓋形狀十分復(fù)雜，其成型可能性計(jì)算沒(méi)有固定的 方法。 2-5 成型可能性分析 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(lái)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。 2-5 成型可能性分析

13、2.變形特點(diǎn)分析 覆蓋件的成型工序，大都可以認(rèn)為是一種平面應(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(kāi) KMAS/One-step 基于基于KBE和和KMAS的的 車身部件快速仿真車身部件快速仿真 KMAS/increment 車身結(jié)構(gòu)精細(xì)車身結(jié)構(gòu)精細(xì) CAECAE碰撞分析碰撞分析 全參數(shù)化模具標(biāo)準(zhǔn)全參數(shù)化模具標(biāo)準(zhǔn) 件及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)件及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù) 概念車身智能化概念車身智能化 CAE技

14、術(shù)技術(shù) 沖壓模具虛擬制造技術(shù)典型實(shí)例介紹沖壓模具虛擬制造技術(shù)典型實(shí)例介紹 用戶提供用戶提供 產(chǎn)品數(shù)模產(chǎn)品數(shù)模 （逆向工程）用戶提供（逆向工程）用戶提供 成形件產(chǎn)品或即將報(bào)廢模具成形件產(chǎn)品或即將報(bào)廢模具 模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與 造型造型造型造型CADCAD 有限元數(shù)值有限元數(shù)值有限元數(shù)值有限元數(shù)值 仿真仿真仿真仿真KMASKMAS 成形性分析成形性分析 網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè)網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè)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)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快速軟模加工快速軟模加工 模面模面模面模面CAMCAM （NCNC程序）程序）程序）程序） 材料數(shù)據(jù)庫(kù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)

15、材料數(shù)據(jù)庫(kù)材料數(shù)據(jù)庫(kù) Data-Base Data-Base 沖壓小批沖壓小批沖壓小批沖壓小批 量實(shí)驗(yàn)件量實(shí)驗(yàn)件量實(shí)驗(yàn)件量實(shí)驗(yàn)件 質(zhì)量認(rèn)可質(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)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)( ( ( (CADCAD) ) ) ) 模具加工模具加工模具加工模具加工 否否是是 是是 否否 2-6 舉例 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，該零件能滿足成形要求。 。1 1 制定原則： 產(chǎn)品高質(zhì)量、生產(chǎn)高效率、材料低耗能 。2 2 備選方案： 方案一

16、：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 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 裝配圖 上模 下模 裝配圖 爆炸圖 凹模、凸模及壓料圈的初始成型 凹模 壓料圈 凸模 下模 壓料圈 爆炸圖 產(chǎn)品圖 汽車鉸鏈加強(qiáng)板 材料：DC54D+Z 料厚：1.5(mm) 沖模設(shè)計(jì)過(guò)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

17、、凹模及主要零件設(shè)計(jì) 工藝流程圖 工藝流程 裝配圖 凸、凹模 凸 模修邊凹 模 壓件器 卸料板 其它主要零件 上模座 下模座 凸模固定板 模柄 爆炸圖 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。 二、工藝方案 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 三、工藝流程圖 第一道序：拉延 第二道序：修邊 第三道序：翻邊 2-1 汽車覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 一、汽車覆蓋件的質(zhì)

18、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) 三、覆蓋件的成形特點(diǎn): 1、成形工序多拉深為關(guān)鍵工序 覆蓋件沖壓成形一般經(jīng)過(guò)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。 沖壓模具虛擬制造技術(shù)典型實(shí)例介紹沖壓模具虛擬制造技術(shù)典型實(shí)例介紹 用戶提供用戶提供 產(chǎn)品數(shù)模產(chǎn)品數(shù)模 （逆向工程）用戶提供（逆向工程）用戶提供 成形件產(chǎn)品或即將報(bào)廢模具成形件產(chǎn)品或即將報(bào)廢模具 模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與模面設(shè)計(jì)與 造型造型造型造型CADCAD 有限元數(shù)值有限元數(shù)值有限元數(shù)值有限元數(shù)值 仿真仿真仿真仿真KMASKMAS 成形性分