《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)二 汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)

編號(hào)：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元7授課時(shí)間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)二

汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解汽車沖壓覆蓋件表示方法；了解汽車沖壓工藝設(shè)計(jì)過(guò)程能力目標(biāo)：會(huì)進(jìn)行汽車典型沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)動(dòng)腦、善于查資料的素質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：汽車沖壓件工藝設(shè)計(jì)流程難點(diǎn)：能正確制定汽車典型沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)教學(xué)地點(diǎn)普通教室□一體化教室R多媒體教室R實(shí)訓(xùn)室□實(shí)驗(yàn)室□企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)□案例教學(xué)□問(wèn)題教學(xué)√項(xiàng)目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問(wèn)五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)二

汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)【復(fù)習(xí)】1.汽車沖壓工序分類?2.分類工序和成形工序的工序特點(diǎn)？【導(dǎo)入】

沖壓車間工藝流程：

原材料（板料和卷料）入庫(kù)→開(kāi)卷線→大件清洗涂油、小件開(kāi)卷剪切→A、B、C沖壓生產(chǎn)線→安裝模具調(diào)試首件合格→投入批量生產(chǎn)→合格件防銹→入庫(kù)?！局v授新課】一、汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計(jì)（一）汽車沖壓覆蓋件表示方法如圖4-22所示，由于汽車覆蓋件多為復(fù)雜的空間曲面，不能用幾個(gè)視圖或剖面就把覆蓋件各點(diǎn)的位置和尺寸表達(dá)清楚。因此必須輔以主模型或者直接利用CAD中的計(jì)算機(jī)幾何造型技術(shù)，用解析數(shù)學(xué)式和坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息來(lái)表示汽車覆蓋件的完整形狀尺寸，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造。

（二）汽車沖壓覆蓋件的沖壓工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)即針對(duì)具體覆蓋件的形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)安排成形工序步驟，考慮相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，選擇材料規(guī)格，并考慮材料利用率及選擇合適的設(shè)備。覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本原則與用其他加工方法制造其他產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)基本原理是相同的，即技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。汽車沖壓覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)通常需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、方案論證與工藝設(shè)計(jì)、工藝驗(yàn)證等過(guò)程。1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備（1）原始資料準(zhǔn)備。工藝設(shè)計(jì)前除需準(zhǔn)備常規(guī)設(shè)計(jì)的有關(guān)手冊(cè)（如《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等）外，還需要查閱的資料及實(shí)物有：①覆蓋件圖、主模型或者實(shí)物。②生產(chǎn)批量和交貨期。⑧生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備型號(hào)、參數(shù)和附屬裝置情況。④所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產(chǎn)情況。⑤原材料的性能、規(guī)格及纖維方向等。2.覆蓋件圖和模型或?qū)嵨锏姆治鍪紫龋瑧?yīng)該了解該覆蓋件的作用、強(qiáng)度、表面質(zhì)量要求及其與相關(guān)零件的裝配關(guān)系等。其次，應(yīng)分析以下問(wèn)題：①覆蓋件的工藝性。覆蓋件有無(wú)成形困難的局部形狀(急劇變化、負(fù)角面等)。在許可的情況下，盡量滿足原設(shè)計(jì)要求，但當(dāng)成形有困難或不能保證穩(wěn)定批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該與設(shè)計(jì)部門(mén)協(xié)商進(jìn)行修改（從材料的許用變形程度、設(shè)備、模具制造及操作等方面考慮）。②覆蓋件工藝質(zhì)量要點(diǎn)。作為外覆蓋件，要求外表面連續(xù)，并與相鄰表面均勻過(guò)渡，如果外表面存在不連續(xù)狀，表面質(zhì)量將惡化，經(jīng)噴涂裝飾后尤其明顯。作為內(nèi)覆蓋件，一般對(duì)表面狀況要求不高，但對(duì)尺寸精度要求較高，在焊接面上不應(yīng)有皺折、回彈等。③局部細(xì)節(jié)(如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強(qiáng)筋等)的精度。修邊、壓彎、成形的邊緣圓角半徑是否適當(dāng)，壓彎成形角部分是否多料。④料厚公差應(yīng)在保證該覆蓋件的精度范圍內(nèi)。⑤有無(wú)關(guān)于飛邊高度及飛邊方向的要求?⑥是否需要考慮材料的纖維方向?板材利用率如何?⑦可否成對(duì)成形?通過(guò)以上分析研究，初步確定覆蓋件圖及其公差，但在后來(lái)的模具設(shè)計(jì)、模具制造和調(diào)試階段仍有可能改變覆蓋件的形狀。3.工藝設(shè)計(jì)①研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。②初步確定模具結(jié)構(gòu)及影響強(qiáng)度、壽命的尺寸。③根據(jù)覆蓋件的大小計(jì)算沖壓力，決定各工序所使用的設(shè)備。④經(jīng)濟(jì)分析，以降低成本、提高效率為目的。4.沖壓工藝的驗(yàn)證與確認(rèn)形狀比較簡(jiǎn)單的制件（圓或方形筒）可以通過(guò)計(jì)算拉深系數(shù)、翻邊系數(shù)等來(lái)判斷成形的可能與否，覆蓋件的某些局部也可借鑒這些資料。但由于覆蓋件往往形狀不規(guī)則，僅用簡(jiǎn)單制件的資料判斷是不確切的，也是不夠的。比較好的方法是參考積累下來(lái)的已生產(chǎn)過(guò)的類似零件數(shù)據(jù)來(lái)判斷，這些數(shù)據(jù)中最有價(jià)值的是根據(jù)畫(huà)圓形網(wǎng)格試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)。若缺少相關(guān)參考資料，可以通過(guò)計(jì)算延伸率δ來(lái)判斷覆蓋件能否成形(脹形還是拉深，或者是兩者的組合)。具體做法是在制件最深部位以間距50～100mm取若干斷面，分別計(jì)算延伸率δ(這時(shí)不考慮壓邊圈下凸緣部分材料流人的影響)，參照《沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》中所列脹形許可值來(lái)判斷可否用脹形方法成形。若延伸率6大于許可值，采用脹形方法可能使制件破裂，則應(yīng)采用拉深方法。但若相鄰斷面的延伸率δ平均值超過(guò)30％或延伸率δ的最大值超過(guò)40％，時(shí)，即使采用拉深的方法，允許壓邊圈下凸緣部分材料流人凸、凹模問(wèn)，制件局部仍可能破裂。延伸率δ的計(jì)算公式如下：式中:l’——制件斷面長(zhǎng)度，單位為mm；

l——成形前坯料斷面長(zhǎng)度，單位為mm。

5.沖壓工藝設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則①外覆蓋件的同一表面應(yīng)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。內(nèi)覆蓋件同相鄰零件的配合形狀尤為重要。②覆蓋件上的焊接面不允許存在皺折、回彈等成形質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)不規(guī)則的形狀只能考慮用拉深成形制出焊接面，當(dāng)采用彎曲工序制作焊接而時(shí)，應(yīng)該選擇沒(méi)有變薄的沖壓方向?yàn)閺澢较?。③覆蓋件在主成形工序之后，一般為修邊、翻邊等工序，在進(jìn)行主成形工序的坯料形狀尺寸和成形工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮為后續(xù)工序提供良好的工藝條件，包括變形條件、模具結(jié)構(gòu)、零件定位及送料和取件等。④覆蓋件上的孔一般應(yīng)在零件成形之后沖出，以防先沖制的孔在成形過(guò)程中發(fā)生變形。如果孔位于不變形或變形極小的部位時(shí)，也可在零件成形前沖出。⑤要盡量避免制件在工序之間的回轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。對(duì)制件剛度差或往下道工序傳送有困難的工序應(yīng)放在最后，并設(shè)法使每道工序裝料、卸件的作業(yè)時(shí)間均等。為了縮短制造周期，完成一個(gè)覆蓋件的全套沖模的工序件在沖模中的位置應(yīng)盡量一致，最口使改變也應(yīng)為90°和180°的改變。否則，就需要在沖模制造準(zhǔn)備工作中為符合仿形銑床的加工要求而改變主模型的沖壓方向，這需要增加很多時(shí)間和物質(zhì)消耗。工序數(shù)直接關(guān)系到壓力機(jī)數(shù)量、工裝數(shù)量、傳送裝置數(shù)量以及占地面積、人員和維修工作量等，實(shí)踐證明覆蓋件工序數(shù)越少，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果越好。一個(gè)覆蓋件從板料到零件的過(guò)程中，各道工序尺寸和形狀如何逐次變化可用加工要領(lǐng)圖表示。（三）汽車典型沖壓覆蓋件的沖壓工序流程1.發(fā)動(dòng)機(jī)外罩成形工藝路線2.頂蓋成形工藝路線3.左右翼子板4.汽車覆蓋件成形工藝的設(shè)備配置①拉深工序多采用寬臺(tái)面雙動(dòng)壓力機(jī)。由于汽車覆蓋件的形狀復(fù)雜，單動(dòng)壓力機(jī)很難達(dá)到要求，因此廣泛采用10000～20000kN的雙動(dòng)壓力機(jī)。②廣泛采用單動(dòng)寬臺(tái)面多點(diǎn)壓力機(jī)。由于汽車覆蓋件輪廓尺寸大且材料厚度小，因而廣泛采用寬臺(tái)面多點(diǎn)壓力機(jī)。同時(shí)為了縮短換模時(shí)間，廣泛采用帶活動(dòng)臺(tái)面的壓力機(jī)。③廠房地下應(yīng)設(shè)置廢料處理系統(tǒng)。由于生產(chǎn)量大，沖壓生產(chǎn)中的廢料通常都采用由斜槽自動(dòng)滑人地下輸送帶，由輸送帶送至廠外，再用打包機(jī)打包后，由專用運(yùn)輸車送出。④應(yīng)采用料堆翻轉(zhuǎn)裝置。汽車覆蓋件中，有許多左、右對(duì)稱件。它們用同一落料模下料，但在拉深時(shí)毛坯正反方向不同，其中必有一件的毛坯要翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。為了提高生產(chǎn)效率，保證毛坯不受損傷和碼放整齊，就要采用單個(gè)毛坯或料堆翻轉(zhuǎn)裝置。四、汽車車架沖壓工藝車架縱梁是汽車上質(zhì)量最大的沖壓件，也是構(gòu)成車架總成的主要部件。車架是汽車所有總成部件的安裝基礎(chǔ)，也是汽車在行駛過(guò)程中全部力和力矩的承受者。因此，汽車車架縱、橫梁均采用高強(qiáng)度車架專用中厚鋼板沖壓而成。其板厚與汽車的總質(zhì)量有關(guān)，中小型汽車車架板厚度為3～7mm，重型汽車車架板厚度為8～12mm。1.車架縱梁沖壓工藝車架縱梁是汽車中最長(zhǎng)的沖壓件之一，其長(zhǎng)度與整車長(zhǎng)度近乎相等，由于采用較厚的高強(qiáng)度板沖壓成形，所以需采用大臺(tái)面大噸位壓力機(jī)。（1）沖裁落料汽車縱梁落料所需的沖裁力較大，若落料凹模和所有沖孔凸模按平刃口、等高計(jì)算；EQl40和CAl41汽車縱梁所需總的沖裁力為85000～90000kN。為了減少?zèng)_裁力，在落料模設(shè)計(jì)上，采用波浪式的凹模刃口，并將沖孔凸模高度分若干個(gè)階層，這樣沖裁力可減少2/3左右，所以采用30000～40000kN壓力機(jī)可以進(jìn)行6～8mm厚的縱梁落料。（2）成形對(duì)于“匚”字形斷面的縱梁，在大量生產(chǎn)中，由于左右縱梁是對(duì)稱件，所以都是采用一套落料沖孔模，只是在壓彎成形中，有左、右壓彎模各一套，在成形中飛邊面朝上或朝下才能分出左右縱梁，其優(yōu)點(diǎn)是便于管理和能夠提高生產(chǎn)效率。不足的是飛邊面朝下的成形縱梁，端頭易開(kāi)裂，且左梁上需要的孔在右梁上不需要，反之亦然。（3）縱梁沖壓工藝質(zhì)量控制縱梁成形的主要質(zhì)量問(wèn)題是開(kāi)裂和回彈。壓彎時(shí)開(kāi)裂可以通過(guò)提高材料質(zhì)量、合理地選擇圓角半徑等措施加以解決；而回彈則影響裝配的難易程度和裝配質(zhì)量，所以必須加以控制。影響回彈的原因很多，主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、壓力機(jī)氣墊壓力、模具結(jié)構(gòu)及材料的力學(xué)性能等。2.車架橫梁的沖壓工藝一般槽形直梁不落料，由剪切下料工序保證寬度尺寸，然后用模具修兩端邊并沖孔，最后壓彎成形。較復(fù)雜的拱形梁，大多是先落料沖工藝孔(落料形狀可以試驗(yàn)決定)再成形．最后用斜楔模沖孔，這樣可以保證形狀和孔位精度。發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置橫梁及拖曳角撐梁形狀復(fù)雜，一般需4～5道工序完成。選用的壓力機(jī)多為8000～12500kN單點(diǎn)或雙點(diǎn)壓力機(jī)。橫梁常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題有沖壓開(kāi)裂、正負(fù)回彈、孔位不準(zhǔn)確等。對(duì)于沖壓開(kāi)裂問(wèn)題，可在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上適當(dāng)改變，選用沖壓性能較好的材料?；貜検菣M梁普遍存在的質(zhì)量問(wèn)題，不論正負(fù)回彈都會(huì)影響裝配的難易程度和裝配間隙，必須想方設(shè)法把回彈值控制在允許的范圍內(nèi)。常見(jiàn)的控制方法有以下三種：①結(jié)