汽車覆蓋件沖壓成形工藝性

主講人王慶德汽車覆蓋件沖壓成形工藝性沖壓工藝系列講座

前言：好的設(shè)計(jì)是使制造變得更加容易，不需求很高的本錢和精度。好的工藝是讓加工更加完美，使裝配變得更加容易。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性2沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性3一次拉延成形的條件一次拉延成形的相對(duì)拉延深度H/B≤0.5~0.65H≤0.5~0.65B其中H---------拉延件的深度B---------拉延件的短邊寬度這是判別拉延件能否一次拉延勝利的閱歷公式，實(shí)際證明非常的有效和準(zhǔn)確，它不僅適用整體拉延，還適用于比較大的部分特征。覆蓋件拉延時(shí)的金屬流動(dòng)情況沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性4拉延件圓角R與料厚的關(guān)系拉延件的底部與壁間的R1≥t,為使拉延順利進(jìn)展,普通取R1≥(3~5)t比較規(guī)那么的拉延件的凸緣與壁間的R2≥2t,為使拉延順利進(jìn)展,普通取R2≥(5~8)t,不規(guī)那么的拉延件R2a≥3t,普通汽車覆蓋件均為一次拉延成形因此盡能夠R2a≥0.2H.此處的R3又稱為凹模入口處的圓角半徑.兩壁間轉(zhuǎn)角R3，與拉延深度有關(guān)，普通取R3≥(8~15)t，或R3≥0.2~0.3H沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性5建模初期的沖壓工藝問(wèn)題正確選擇沖壓方向1、拉延方向：選擇拉延方向是重中之重，尤其是凸模與毛坯的接觸形狀，在建模初期就要思索好，形狀不好極易拉裂。找大面、降深度、不宜陡、多而散、靠中間。同時(shí)要思索便于修邊并為翻邊發(fā)明條件。留意三通類零件〔大轉(zhuǎn)向零件〕如A柱B柱C柱上邊梁的內(nèi)板銜接件等容易產(chǎn)生的死負(fù)角。2、修邊方向：減少側(cè)修邊，留意切邊廢料的排出，開斜度15度以上。防止構(gòu)成空間曲線的修邊線。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性63、翻邊方向：分清什么樣的翻邊〔修邊后得到〕可以直接拉延出來(lái)，什么樣的翻邊必需開工藝缺口。4、沖孔方向：要盡量保證與拉延方向一致，減少側(cè)沖，防止成形后非必要曲面孔，按孔的功能和精度進(jìn)展分組，哪些是可以先沖孔后成形的次要孔，哪些是必需一次沖出來(lái)的精度孔。5、非必要負(fù)角問(wèn)題：在車身零件中除外型需求和安裝需求的靠整形出來(lái)的負(fù)角外，其他都是非必要負(fù)角，這類負(fù)角是確定沖壓方向后才干發(fā)現(xiàn)的，還往往和安裝點(diǎn)有關(guān)，后期發(fā)現(xiàn)較難修正，因此要求我們選擇的沖壓方向必需與模具廠根本一致，才干有效的防止在特征側(cè)壁上避讓部位上的非必要負(fù)角。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性76、空間曲線的修邊線問(wèn)題：空間曲線的修邊線是指落在較小曲率的曲面上或斜跨倒圓過(guò)渡面上的修邊線。這類修邊線無(wú)論怎樣安排切刀刃口都會(huì)呵斥切刀刃口過(guò)銳或過(guò)鈍的問(wèn)題，從而影響工件修邊質(zhì)量和模具壽命。7、非必要曲面孔問(wèn)題：要分清哪些孔是可以在落料時(shí)沖出的，哪些孔是在成形以后才沖出的，要防止成形以后的非必要曲面孔，這類孔沖壓精度極差，并且導(dǎo)致模具壽命降低。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性88、特征太密和突變問(wèn)題：這是建模初期就應(yīng)該留意的問(wèn)題，特征之間安排的過(guò)密會(huì)影響資料的流動(dòng)，尤其不能產(chǎn)生相鄰的反向突變特征，此時(shí)的拉延深度相當(dāng)于兩個(gè)相鄰特征深度的疊加。9、反拉延和脹形深度問(wèn)題：普通來(lái)說(shuō)反拉延特征的深度不易超越30mm，尤其是較小的特征，靠脹構(gòu)成形的拉延件中間部位的較小部分特征的深度普通也不易超越25~30mm，圓角和轉(zhuǎn)角不能太小。由于脹形是得不到外部資料補(bǔ)充的，只能靠它本身周圍資料的變薄來(lái)補(bǔ)充其面積的增大。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性910、復(fù)雜曲面的圓角、轉(zhuǎn)角和球面問(wèn)題；該問(wèn)題屬?zèng)_壓設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，圓角、轉(zhuǎn)角和球面問(wèn)題給的能否合理，直接關(guān)系到拉延成敗和質(zhì)量。數(shù)值已有。11、翻孔的構(gòu)造問(wèn)題：正規(guī)孔和異型孔的翻孔構(gòu)造的設(shè)計(jì)和沖壓工藝有關(guān)，分為兩序孔和三序孔，即拉延---沖孔和拉延---沖孔----翻孔的構(gòu)造，拉延---沖孔的翻邊構(gòu)造即減少了一道翻孔工序又可添加孔的強(qiáng)度，同時(shí)可降低開模本錢。如無(wú)功能要求應(yīng)盡量采用拉延---沖孔的翻邊構(gòu)造。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性1012、在關(guān)鍵部位采用余料吸收構(gòu)造問(wèn)題：在容易起皺和拉裂的關(guān)鍵部位的附近預(yù)先加上一些反向特征，在拉延的后期就先行拉進(jìn)部分余料，用于吸收該區(qū)域內(nèi)的皺折，同時(shí)也可以經(jīng)過(guò)傳力區(qū)向行將要開裂的部位補(bǔ)料。如大側(cè)圍和車門內(nèi)板的大深度轉(zhuǎn)角部位和夾料區(qū)。13、關(guān)于獲得最小外觀轉(zhuǎn)角的工藝構(gòu)造：獲得最小外觀圓角和轉(zhuǎn)角半徑是外觀質(zhì)量的需求。除去板料的拉延性能以外有兩種比較可行的工藝構(gòu)造可以獲得較小的外觀轉(zhuǎn)角半徑：1〕利用兩級(jí)沉臺(tái)的方法來(lái)保證第一級(jí)沉臺(tái)的拉延深度很小從而得到較小的外觀轉(zhuǎn)角半徑。2〕將轉(zhuǎn)角半徑周圍的曲面漸變來(lái)使轉(zhuǎn)角半徑處的拉延深度很小而得到較小的外觀轉(zhuǎn)角半徑。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性1114、關(guān)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)問(wèn)題：拉延件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)主要是要思索比較大的面的法向作為拉延方向，以該面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)來(lái)保證根本拉延邊都具有5~15度的拔模角。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性12此件屬深拉延件，這里的高度發(fā)生突變，多面交匯點(diǎn)一定要做大的球面處置以防拉裂。落在曲面上的孔的工藝性很差,要做一個(gè)平底的特征,將孔放在平底上。〔左/右〕沖壓方向問(wèn)題曲面孔問(wèn)題沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性13凸模的接觸形狀問(wèn)題此四個(gè)特征都是脹構(gòu)成形的，凸模的接觸形狀極差，很容易破裂。因此要求將圓角加大到最大限制。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性14修邊方向問(wèn)題這一段的斜契修邊的工藝性非常不好。位置和空間也不好。能否可以修正成垂直修邊，即在現(xiàn)有根底上做出一個(gè)小的直角翻邊。并填該段上的平現(xiàn)有的大缺口，在轉(zhuǎn)向處開工藝切口。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性15修邊線的空間曲線問(wèn)題此件是承重件，應(yīng)該是拉延后進(jìn)展修邊。因此這一段修邊線應(yīng)按紅線方向延伸后，再給出圓弧形的接刀線。這樣就防止了構(gòu)成空間切邊曲線，提高了工藝可行性。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性16修邊排廢料問(wèn)題后門外板-把手處上端兩個(gè)切口需求加長(zhǎng)，且需加大廢料邊部的斜度以利于廢料排出。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性17該部位是應(yīng)力集中的危險(xiǎn)區(qū)域，必需進(jìn)展細(xì)化的球面處置。球面處置問(wèn)題沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性18異形孔的翻邊設(shè)計(jì)A這四個(gè)異形工藝孔的翻邊做成“A〞孔的方式以簡(jiǎn)化異形孔的翻邊工藝。該孔可以在直邊上再加一個(gè)小的翻邊，以減少一次翻孔工序。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性19曲面孔問(wèn)題該孔沖孔比較困難，改善一下加個(gè)特征落在平面上。這里的四個(gè)異型孔孔不能落在圓角過(guò)渡面上，可做一個(gè)平底的特征，將孔放在與之平行的平底上。即可防止此類非必要曲面孔工藝性不好的問(wèn)題。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性20實(shí)例：零件間隙檢查修正圓角，由R6.5改成R10沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性21實(shí)例：部分工藝性不好，影響零件質(zhì)量和外觀修正產(chǎn)品部分外形沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性22后門內(nèi)板部分起皺改善明顯，起皺根本消除沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性23主斷面成形分析AA回彈區(qū)域sectionA-A添加加強(qiáng)筋沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性24R角過(guò)小案例沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性25側(cè)圍外板的翻邊——尾燈安裝座的配合面需做出一個(gè)寬

10mm的緩沖臺(tái)階，以隔開焊接面與外板。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性26球面處置問(wèn)題該區(qū)域?qū)挾仁照?，高度突變，拉延時(shí)易拉斷。建議立面加大斜度或加大圓角和球面處置。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性27開工藝切口問(wèn)題該區(qū)域〔兩側(cè)〕的工藝切口真實(shí)是沒有任何意義〔雖然樣車也有〕，工藝上也沒起到任何作用。反而會(huì)起到減弱窗口強(qiáng)度和添加整體回彈的負(fù)面作用。還會(huì)添加切邊難度。闡明工藝切口不能無(wú)根據(jù)的亂開！沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性28曲面漸變問(wèn)題此處屬突變區(qū)，且是大曲面的高點(diǎn)，R3的轉(zhuǎn)角和兩條R2的外觀倒圓交匯點(diǎn)上應(yīng)力集中。建議：做球面處置或以漸變方式降低直邊高度。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性29沖壓工藝性各階段分析內(nèi)容1、概念模型設(shè)計(jì)階段模型外外表質(zhì)量分析；分型線的分析；主斷面成形性分析；主要零件的預(yù)工藝分析；沖壓加工方向選擇；零件構(gòu)造優(yōu)化及通用性分析；沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性302、工程設(shè)計(jì)階段挑選質(zhì)量要求高和成形困難的零件；零件沖壓方向分析；對(duì)稱零件的共模分析；確定工序數(shù)及工序內(nèi)容；經(jīng)過(guò)拉延CAE模擬分析，對(duì)開裂、起皺、滑移線、工序間沖擊線及危險(xiǎn)應(yīng)力部位提出處理方案；提出資料選擇方案的優(yōu)化、確定坯料/落料尺寸；確定加工壓力〔成形力、沖切力、壓邊力。。。。。?！?，供壓機(jī)方案選擇；零件剛性、強(qiáng)度分析〔用于量產(chǎn)后的物流〕；回彈分析及措施；零件包邊工藝分析。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性313、工裝招標(biāo)階段模具工序制定；廢料排除、模具操作平安分析；一切沖壓件初步DL圖；一切零件資料利用率的計(jì)算；模具本錢分析；與供應(yīng)商的技術(shù)交流；供應(yīng)商技術(shù)才干評(píng)價(jià)；沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性324、樣車階段驗(yàn)證零件的沖壓可行性、分析零件尺寸精度的影響要素；及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理新出現(xiàn)的沖壓?jiǎn)栴}；分析沖壓件對(duì)焊接、裝配、涂裝的影響，提出處理方案；分析沖壓件的剛度、強(qiáng)度對(duì)物流的影響；驗(yàn)證前期SE提出的問(wèn)題，以便閱歷反響；沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性33

汽車覆蓋件沖壓成形常見的質(zhì)量問(wèn)題斷裂皺折曲面\外形精度不良 沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性34斷裂形狀的分類按斷裂的性質(zhì)分由于資料的強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生的斷裂,大多都發(fā)生在傳力區(qū),稱為強(qiáng)度斷裂(或α斷裂).由于資料的塑性缺乏而產(chǎn)生的斷裂,大多都發(fā)生在變形區(qū),稱為塑性斷裂(或β斷裂).按斷裂發(fā)生的區(qū)域分凸模(或凸凹模)端部的斷裂此類斷裂經(jīng)常發(fā)生在膨脹成形、拉延---膨脹復(fù)合成形、拉延成形過(guò)程中,斷裂部位普通為雙向拉應(yīng)力形狀.側(cè)壁斷裂側(cè)壁斷裂包括壁裂、伸長(zhǎng)類翻邊的側(cè)壁斷裂和雙向拉應(yīng)力形狀下的側(cè)壁斷裂.沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性35凹模園角部位的斷裂此類斷裂包括彎曲斷裂和拉彎斷裂.法蘭部位的斷裂大多發(fā)生在伸長(zhǎng)類翻邊工序中,包括外緣斷裂和內(nèi)緣斷裂其他斷裂主要有拉延筋作用引起的斷裂和起皺引起的斷裂斷裂的對(duì)策沖壓成形極限主要包括變形區(qū)的變形極限和傳力區(qū)的承載才干.就斷裂而言,主要是受伸長(zhǎng)類變形的成形極限和受拉傳力區(qū)的承載才干.下面的對(duì)策和措施就是針對(duì)這兩方面的.沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性36伸長(zhǎng)類變形時(shí)的對(duì)策伸長(zhǎng)類變形時(shí)的斷裂多為塑性斷裂(β斷裂).應(yīng)從提高資料的抗縮頸才干、減少資料的絕對(duì)伸長(zhǎng)變形量以及改動(dòng)變形途徑等方面入手.詳細(xì)措施如下:1.修正模具參數(shù).2.降低成形高度,添加成形工序.3.調(diào)整毛坯外形和尺寸.4.添加輔助工藝措施.5.選擇延伸率δu、硬化指數(shù)n值、厚向異性系數(shù)r值等目的較高的資料.受拉傳力區(qū)的對(duì)策受拉傳力區(qū)的斷裂,普通為強(qiáng)度斷裂(α斷裂).主要對(duì)策應(yīng)從提高傳力區(qū)的承載才干入手,詳細(xì)措施如下:1.修正模具參數(shù),如轉(zhuǎn)角半徑和凸凹模間隙等.2.選擇合理的毛坯外形和尺寸.3.改動(dòng)壓邊力的大小4.改善光滑條件沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性375.修正拉延筋或拉延檻的外形、參數(shù)以及規(guī)劃。6.選擇強(qiáng)度目的較高的資料。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性38皺折形狀的分類按引起起皺的外力分類當(dāng)外力在板料平面內(nèi)引起的壓應(yīng)力使板厚方向到達(dá)失穩(wěn)極限時(shí)便產(chǎn)生了失穩(wěn)起皺，皺紋的走向與壓應(yīng)力垂直。引起壓應(yīng)力的外力大致可以分為四種情況：即緊縮力、剪切力、不均勻拉伸力、板料平面內(nèi)彎曲力。壓應(yīng)力引起的失穩(wěn)起皺拉延時(shí)法蘭變形區(qū)的起皺，曲面零件成形時(shí)懸空部分的起皺即屬此類剪應(yīng)力引起的失穩(wěn)起皺剪應(yīng)力引起的失穩(wěn)起皺其本質(zhì)依然是壓應(yīng)力的作用。例如板材在純剪切形狀下，在與剪應(yīng)力成45度的兩個(gè)剖面上分別作用著與剪應(yīng)力等值的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力?，F(xiàn)實(shí)上只需有壓應(yīng)力存在就有導(dǎo)致失穩(wěn)起皺的能夠。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性39不均勻拉應(yīng)力引起的失穩(wěn)起皺當(dāng)平板在不均勻拉應(yīng)力作用下，在板料內(nèi)產(chǎn)生不均勻變形，并能夠在與拉應(yīng)力垂直的方向上產(chǎn)生附加壓應(yīng)力。拉應(yīng)力的不均勻程度越大，越易產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。皺紋產(chǎn)生在拉力最大的部位，其走向與拉延方向一樣。板料平面內(nèi)彎曲應(yīng)力引起的失穩(wěn)起皺利用不設(shè)筋的模具進(jìn)展拉延時(shí)，由于資料流動(dòng)的速度在法蘭變形區(qū)的直邊區(qū)是不同的，由位移速度差誘發(fā)產(chǎn)生的剪應(yīng)力，構(gòu)成了直邊區(qū)對(duì)園角區(qū)的板平面內(nèi)的彎矩和園角區(qū)對(duì)直邊區(qū)的彎矩，使得法蘭變形區(qū)產(chǎn)生板平面內(nèi)的彎曲，從而引起法蘭變形區(qū)園角區(qū)內(nèi)側(cè)凹?？诟浇椭边厖^(qū)外側(cè)中間附近的起皺。沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性40

按皺折發(fā)生部位分類日本薄鋼板成形技術(shù)研討會(huì)根據(jù)起皺發(fā)生的部位不同，把汽車覆蓋件沖壓成形中出現(xiàn)起皺分成四個(gè)大的類別，也比較符合我國(guó)正車消費(fèi)廠的實(shí)踐情況這四大類別是：1.壓料面起皺〔或稱法蘭起皺〕2.凹?？谄鸢?.側(cè)壁起皺4.底部起皺沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性41消除起皺的措施處理起皺的問(wèn)題可以從覆蓋件的外形、工序設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造、沖壓技術(shù)與資料等方面著手處理。覆蓋件的外形方面的措施1.減少制件的拉延深度2.防止制件外形的急劇變化3.使橫斷面的轉(zhuǎn)角半徑縱斷面的圓角半徑部分的轉(zhuǎn)角半徑合理化4.增設(shè)吸收皺紋的外形5.臺(tái)階部分合理化選擇資料方面的措施1.運(yùn)用適宜r值的資料2.運(yùn)用低屈服點(diǎn)的資料3.運(yùn)用延伸率大的資料沖壓技術(shù)覆蓋件工藝性42面畸變及其對(duì)策隨著高強(qiáng)度鋼板的大量運(yùn)用,使汽車車身覆蓋件面外形精度問(wèn)題得以大幅提高.在新車型的開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中,面外形精度問(wèn)題已成車身消費(fèi)部門的重要技術(shù)課題.所謂面外形精度問(wèn)題,是指由于板材在沖壓成形過(guò)程中變形的不均勻分布,使沖壓件形面與規(guī)范形面不能吻合的面外變形,或因沖壓工藝沖壓模具以及鋼板外表質(zhì)量等緣由導(dǎo)致的沖壓件外表面外形精度降低。在面外形精度問(wèn)題中，“面畸變〞〔或稱暗坑〕已成為一個(gè)新的側(cè)面被作為重要課題來(lái)研討。它和起皺一樣，是面外形精度問(wèn)題的重要組成部分。板材在沖壓成