第2章 頂蓋前橫梁工法設(shè)計

工藝分析

DieLayout1工藝分析的概念覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題工藝分析過程23工藝分析的概念1.覆蓋件工藝分析覆蓋件沖壓工藝方案（DieLayout）的制定是指對某覆蓋件產(chǎn)品的形狀尺寸進(jìn)行科學(xué)分析后，制訂出最合理的沖壓工藝方案，并對各工序模具設(shè)計提出具體要求的模具布置。覆蓋件沖壓工藝方案制定又稱工法設(shè)計，簡稱DL設(shè)計。工法圖也稱DL圖。覆蓋件的主要沖壓工序有：落料、拉延、整形、修邊、切斷、翻邊、沖孔等，其中最關(guān)鍵的工序是拉延工序。絕大多數(shù)覆蓋件通過拉延工序得到全部或部分形狀。確定拉延工藝方案是覆蓋件沖壓分析的第一步。合理的工藝方案能改善工件的成形工藝性，降低工件成形的復(fù)雜程度。工藝分析的概念2.覆蓋件工法專業(yè)術(shù)語英文中文英文中文DIELAYOUT工法圖BLANKSIZE坯料尺寸DIEFACE模面PATTERN泡沫模型SINGLEACTIONDRAWDIE單動拉延模DOUBLEACTIONPRESS雙動壓力機(jī)DRAWBEAD拉延筋DIE

DESIGN模具設(shè)計DRAWDIE拉延模PREBENDING預(yù)彎曲PUNCHPROFILE凸模分模線TOOLTRYOUT機(jī)械手調(diào)試BLANKHOLDERSTROKE壓邊圈行程PROGRESSIVEDIE連續(xù)模PAD壓料板PITCH步距BLANKINGDIE落料模NECK暗裂TRIM

DIE修邊模BURR毛刺FLANGE

DIE翻邊模CRACK開裂ROTATE

CAM旋轉(zhuǎn)斜楔WRINKLE起皺SPRING

BACK回彈TRIMLINE修邊線SHOCKLINE沖擊線OVERDRAW過拉延UNDER

CUT加工死角LOWERDIE下模CHECKHOLECH孔（合?；鶞?zhǔn)孔）UPPERDIE上模BOTTOMMARK到底標(biāo)記LOWERDIEBASE下模座工藝分析的概念2.覆蓋件工法專業(yè)術(shù)語英文中文英文中文SCRAP廢料UPPERDIEBASE上模座MASTER基準(zhǔn)側(cè)MATCH

FACE匹配面TOLERANCE公差TRIMSTEEL修邊刀塊CADDATACAD數(shù)據(jù)FLUP向上翻邊CLEARANCE刃口間隙FLDOWN向下翻邊RELIEF讓空MATERIAL材質(zhì)STAMPING沖壓FINISH精加工ROUGH粗加工CONCAVE凸LOWER

WEIGHT下模重量CONVEX凹UPPER

WEIGHT上模重量DIEHEIGHT模具閉合高度TOTAL

WEIGHT總重量FEEDLEVEL送料高度DIRECTIONOF

PRESS沖壓方向PUNCHRETAINER凸模固定板FEED

STROKE

送料行程STARTPOINT基準(zhǔn)點(diǎn)DOUBLECAM雙凸輪PARTDRAWING零部件圖HORIZONTALCAM水平凸輪CHECKINGFIXTURE檢具工藝分析的概念沖壓加工工序名稱中英文對照表序號工序名稱英

文

全

稱略

寫1剪斷ShearSH2落料BlankBL3切割CutCUT4沖缺NotchNOT5沖孔PiercingPI或PRC6剪邊TrimmingTR7分割SeparatingSEP8修邊ShavingSHV9引伸DrawDR10再引伸RedrawRDR11成形FormFO12輾制成形Roll-formRO-FO13伸展抽制成形Stretch-drawformingS.D.F14整形RestrictingRST工藝分析的概念沖壓加工工序名稱中英文對照表序號工序名稱英

文

全

稱略

寫15壓印EmbossEMB16疊接JoggleJOG17彎邊FlangeFL18密閉彎曲HemmingHEM19翻孔BurringBUR20卷邊CurlingCRL21凸脹BulgeBLG22縮頸NeckingNEK23彎曲BendBE24側(cè)沖孔

CAMPiercingCAMPI或CAMPRC25包邊HemmingHEM26彎曲整形FlangeANDRestrictingFLRST27落料、沖孔BlankANDPiercingBL+PRC28剪邊、沖孔TrimmingANDPiercingTR+PRC工藝分析的概念絕大多數(shù)覆蓋件由3到5套模具沖壓得到，即3到5道沖壓工序，以下是常見的幾種工序排布方案：1、拉延（DR）→修邊沖孔（TR+PI）→整形（RST）2、拉延（DR）→修邊沖孔（TR+PI）→整形（翻邊）（RST）→整形（側(cè)整、側(cè)修、側(cè)修）（RST+CTR+CPI）3、落料（BL）→拉延（DR）→修邊沖孔（TR+PI）→整形）（RST）→整形）（RST）工藝分析的概念3、典型零件的工序步驟工藝分析的概念包邊覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題起皺WRINKLE由于板料的厚度方向的尺和平面方向上的尺寸相差較大，造成厚度方向不穩(wěn)定，當(dāng)平面方向的應(yīng)力達(dá)到一定程度時，厚度方向失穩(wěn)，從而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。起皺處覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題起皺的解決措施1.在產(chǎn)品設(shè)計方面，檢查原始產(chǎn)品模型設(shè)計的合理性，避免產(chǎn)品出現(xiàn)鞍形形狀，產(chǎn)品易起皺部位增加吸料筋等等。2.沖壓工藝方面，合理安排工序；檢查壓料面和拉延補(bǔ)充面的合理性；檢查拉延毛坯、壓料力、局部材料流動情況的合理性；用內(nèi)筋方式舒皺，提高壓料力；調(diào)整拉延筋、沖壓方向，增加成形工序、板料厚度，改變產(chǎn)品及工藝造型以吸收多余材料等方法。3.產(chǎn)品材料方面，在滿足產(chǎn)品性能的情況下，對于一些易起皺的零件，改用成形性較好的材料。覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題2.開裂CRACK由于材料在拉伸過程中，應(yīng)變超過其極限，而形成失穩(wěn)。開裂處開裂CRACK的解決措施1.材料方面，應(yīng)選用拉延性能較好的材料。2.減少應(yīng)變方面，選擇合理的坯料尺寸和形狀，調(diào)整拉延筋參數(shù)，增加工藝切口，改善潤滑條件，修改工藝補(bǔ)充面，調(diào)整壓料力。覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題3.回彈SPRING

BACK零件在沖壓成形后，材料由于彈性卸載，導(dǎo)致局部或整體發(fā)生變形?；貜桽PRING

BACK解決措施1.補(bǔ)償法。其原理是根據(jù)彎曲成形后板料的回彈量的大小預(yù)先在模具上作出等于工件回彈量的斜度，來補(bǔ)償工件成形后的回彈，它依賴經(jīng)驗(yàn)和CAE模擬。2.拉彎法。是在板料彎曲的同時施加拉力來改變板料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和分布情況，使應(yīng)力分布較為均勻，減少回彈量。覆蓋件成形時常見質(zhì)量問題工藝分析過程零件形狀分析初步工藝分析CAE分析復(fù)核與優(yōu)化通過YN工藝分析過程翻孔突破孔以頂蓋前橫梁為例零件形狀分析分析結(jié)果：左右基本對稱，有兩處翻孔，有多處沖孔，還有一些突破孔。工藝分析過程2.初步工藝分析工藝方案的制定依賴于設(shè)計者和軟件，一方面根據(jù)設(shè)計者沖壓工藝方面的工作經(jīng)驗(yàn)，另一方面要借助軟件進(jìn)行初步分析計算。工藝分析過程2.初步工藝分析對于頂蓋前橫梁首先考慮如何成形，方案一，是先落料再直接成形，方案二，先拉延再修邊。覆蓋件一般應(yīng)采用拉延工序得到產(chǎn)品形狀。一般來說，經(jīng)過拉延工序最終得到的產(chǎn)品與直接成形相比質(zhì)量更好。因此頂蓋前橫梁采用方案二達(dá)到成形目的。頂蓋前橫梁沒有翻邊，形狀不復(fù)雜，不需要整形。其有兩處翻孔，翻孔的工藝應(yīng)考慮為先沖孔再翻孔。綜上所述，頂蓋前橫梁應(yīng)有三道工序：拉延→修邊沖孔→翻孔?？紤]到?jīng)_孔較多，如果在第二序修邊時沖完所有的孔，模具設(shè)計有困難，上模沒有足夠的空間來布置彈簧、導(dǎo)板、限位螺栓等，模具強(qiáng)度弱，所以應(yīng)移一部分孔到3/3工序。

調(diào)整后的沖壓工藝方案為：拉延→修邊沖孔→沖孔、翻孔工藝分析過程最終的工法圖（DL圖）工藝分析過程3、CAE分析零件成形質(zhì)量是工法成敗的關(guān)鍵，對大多數(shù)覆蓋件來說，必須在前期通過CAE分析進(jìn)行驗(yàn)證。CAE分析的主要作用：（1）沖壓工藝性分析，對產(chǎn)品提出設(shè)計變更；（2）對可能發(fā)生皺紋、開裂、毛刺等缺陷部位提出建議；（3）分析零部件的沖壓方向、工序數(shù)、壓力、落料尺寸、零件強(qiáng)度、R角等；（4）沖壓件回彈的分析處理；（5）外板件的強(qiáng)度、剛度、滑移線等質(zhì)量目標(biāo)的確定。工藝分析過程3.CAE分析頂蓋前橫梁拉延成形性能分析動畫模擬（鏈接文件）工藝分析過程3.CAE分析頂蓋前橫梁拉延成形性能分析結(jié)果：綠色表示安全，紫色表示起皺，灰色表示未充分變形。成形性能圖3.CAE分析頂蓋前橫梁拉延成形性能分析結(jié)果：產(chǎn)品部分變薄率大多在2%到4%之間，均為安全。結(jié)論：分析通過工藝分析過程變薄率圖整體側(cè)圍CAE分析工藝分析過程工藝分析過程工藝分析過程工藝分析過程側(cè)圍外板車CAE分析END工藝數(shù)模設(shè)計

ProcessModelDesign1工藝數(shù)模的概念工藝數(shù)模設(shè)計原則設(shè)計步驟設(shè)計指導(dǎo)典型案例5234工藝數(shù)模的概念1.概念

為了給覆蓋件創(chuàng)造一個良好的拉延條件，需要將覆蓋件上的窗口填平，開口部分連接成封閉形狀。覆蓋件有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面，無凸緣的需要增補(bǔ)壓料面，這些增添的部分稱為工藝補(bǔ)充部分，其與產(chǎn)品數(shù)模合在一起稱為工藝數(shù)模。工藝數(shù)模的概念2.工藝數(shù)模各部位名稱1-拉延筋2-立面（或稱墻面）3-拉延圓角4-壓料面5-分模線112345工藝數(shù)模設(shè)計原則1.拉延工藝數(shù)模設(shè)計應(yīng)考慮以下幾個方面：（1）拉延時的進(jìn)料條件；（2）壓料面的形狀和位置；（3）修邊線的位置和修邊方式、翻邊線的位置和翻邊方式。工藝數(shù)模設(shè)計原則2.原則有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面，無凸緣的需要增補(bǔ)壓料面，這些增添的部分稱為工藝補(bǔ)充部分。工藝補(bǔ)充是拉延工藝不可缺少的部分，拉延后又需要將它們修切掉，所以工藝補(bǔ)充部分應(yīng)盡量減少，以提高材料的利用率。工藝補(bǔ)充：為了控制成形阻力而增加的工藝補(bǔ)充部分黃色部分為工藝補(bǔ)充三、設(shè)計步驟1.讀入數(shù)模2.確定數(shù)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和沖壓方向3.前期數(shù)模處理4.壓料面設(shè)計5.拉延立面和拉延圓角設(shè)計6.拉延筋設(shè)計三、設(shè)計步驟1.讀入數(shù)?！斏w前橫梁產(chǎn)品數(shù)模為了在不同的三維軟件之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需用到IGS或STEP格式，實(shí)體轉(zhuǎn)換要用STEP格式，片體轉(zhuǎn)換可以用IGS格式。三、設(shè)計步驟2.確定數(shù)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和沖壓方向（1）數(shù)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)原則數(shù)模基準(zhǔn)點(diǎn)原則與工序模具中心重合。且坐標(biāo)值應(yīng)為整數(shù)。確定方法：使用CAE軟件原始數(shù)模進(jìn)行分析時，找到零件重心的坐標(biāo)值，以此為依據(jù)進(jìn)行手工調(diào)整。頂蓋前橫梁的數(shù)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)為（X900，Y0，Z1150）。三、設(shè)計步驟（2）沖壓方向確定：①該工序的工作內(nèi)容不能有負(fù)角，且工件定位可靠。②要考慮后面工序的角度，如拉延之后有修邊工序、沖孔工序、翻邊工序，要考慮修邊角度、沖孔角度、翻邊角度，盡量不用斜楔結(jié)構(gòu)。③拉延工序各處拉延深度盡量小，各處拉延深度不能相差不大，還要保證坯料進(jìn)入工作零件時接觸面應(yīng)盡量大。三、設(shè)計步驟（3）要求凸模中央先接觸，慢慢向外擴(kuò)展。不同接觸毛坯的形式最佳三、設(shè)計步驟通過旋轉(zhuǎn)數(shù)模得到?jīng)_壓方向頂蓋前橫梁的旋轉(zhuǎn)角度為：X0Y-164Z90，即以基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，先繞X軸轉(zhuǎn)0°（不轉(zhuǎn)），再繞Y軸轉(zhuǎn)-164°，然后繞Z軸轉(zhuǎn)90°頂蓋前橫梁沖壓方向確定確定了沖壓方向的頂蓋前橫梁5701011_GYSM_Step1~25701011_GYSM_Step35701011_GYSM_Step4三、設(shè)計步驟4.壓料面設(shè)計設(shè)計原則（1）壓料面應(yīng)盡量光滑平整；（2）拉延深度要小，且各處拉延深度不能相差太大；（3）壓料面形狀與覆蓋件產(chǎn)品形狀關(guān)聯(lián)。三、設(shè)計步驟壓料面設(shè)計失敗案例壓料面設(shè)計過高造成開裂壓料面設(shè)計過低造成起皺三、設(shè)計步驟頂蓋前橫梁壓料面設(shè)計頂蓋前橫梁產(chǎn)品及壓料面主視圖頂蓋前橫梁產(chǎn)品及壓料面?zhèn)纫晥D黃色為產(chǎn)品數(shù)模藍(lán)色為壓料面三、設(shè)計步驟5.拉延立面和拉延圓角設(shè)計（1）拉延立面（墻面）它把壓料面與對原始數(shù)模處理后的片體連起來。立面是有拔模角度的；立面太陡，拉延生產(chǎn)時可能出現(xiàn)開裂；立面太平緩，會浪費(fèi)材料；立面與沖壓方向的角度在3°到15°之間。（2）分模線拉延立面與壓料面的交線。（3）拉延圓角設(shè)計拉延立面與壓料面、拉延面與處理過的原始數(shù)模片體一般通過圓角連接起來；圓角過大，會加大坯料尺寸，浪費(fèi)材料；圓角過小，拉延生產(chǎn)時工件有可能破裂。立面高度H=15mm立面角度a=3~15o拉延圓角Ra=6mm

Rb=6mm設(shè)計常規(guī)尺寸范圍三、設(shè)計步驟三、設(shè)計步驟合理設(shè)計方案示例一壓料面應(yīng)光滑平整，各處拉延深度不大，因此拉延順利6.拉延筋Dead設(shè)計（1）認(rèn)識拉延筋拉延模下模及拉延件上的拉延筋拉延模下模拉延筋拉延件三、設(shè)計步驟三、設(shè)計步驟沖壓設(shè)備上的拉延模及拉延件上的拉延筋頂蓋拉延件上工作臺在壓床上的頂蓋拉延模上模下模拉延筋拉延（設(shè)計）工藝數(shù)模上的拉延筋三、設(shè)計步驟頂蓋前橫梁工藝數(shù)模廢料產(chǎn)品產(chǎn)品零件拉延數(shù)模拉延件位置:拉延筋設(shè)在壓料面上，在廢料區(qū)。拉延筋剖面拉延筋零件實(shí)物上的拉延筋五菱公司Spark車門內(nèi)板零件及拉延件車門內(nèi)板拉延件車門內(nèi)板零件思考：拉延筋的位置？拉延筋：拉延數(shù)模上設(shè)計→拉延?！_壓）拉延件在拉延件上壓料面上，在廢料區(qū)三、設(shè)計步驟三、設(shè)計步驟（2）拉延筋的作用及布置實(shí)例拉延筋對改變阻力、調(diào)整進(jìn)料速度和防止起皺有明顯效果。具體作用如下：增加局部區(qū)域的進(jìn)料阻力，平衡整個拉延件進(jìn)料速度。加大拉延成形的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，增大進(jìn)料阻力，提高覆蓋件的剛性。加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力，延緩或防止起皺。降低壓料要求，提高拉延穩(wěn)定性。后面進(jìn)行實(shí)例說明。原因：零件直接成形，沒有采用拉延工序，沒有設(shè)置拉延筋。問題：起皺、疊料實(shí)例1：某地板加強(qiáng)梁結(jié)論：近似垂直的立面處不設(shè)置拉延筋立面易破裂此處不設(shè)置拉延筋實(shí)例2：某立柱加強(qiáng)梁