汽車制造工藝 4沖壓工藝

1、汽車制造工藝 4沖壓工藝,沖壓工藝,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.1 沖壓工藝概要,4.1.1 沖壓工藝概要,沖壓件一般是通過沖裁、拉延、切邊、沖孔、復合沖裁、彎曲、復合屈曲等工序中的若干種，沖壓成指定形狀。,沖壓工藝概要,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.1.2 沖壓件,汽車沖壓件可分為車身沖壓件與車架、車輪沖壓件兩大類。 1車身沖壓件 一般由0.61.2mm薄鋼板制成，厚度大于1.6mm 的鋼板只用在需要增強的零件上，數(shù)量不多。拉延是車身件成型方法的特點。 2車架、車輪沖壓件 一般由1.23.6mm 厚的鋼板制成，有時也使用10mm左右的鋼板。厚板成型以彎曲為主，在很多情況下不包括拉延成型。,

2、汽車制造工藝 4沖壓工藝,轎車車身沖壓件與所用壓力機規(guī)格,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.1.3 沖壓生產(chǎn)線的控制,一般來說，沖壓生產(chǎn)線是針對產(chǎn)品零件而設計的，生產(chǎn)量確定后即可算出沖壓設備負荷率。當設備負荷不平衡時，可更改設計或調(diào)整生產(chǎn)計劃以求平衡。通常，沖壓生產(chǎn)時，根據(jù)后面工序的要求，核定沖壓件庫存量與最佳生產(chǎn)批量，并加以實施。 標準的線生產(chǎn)速度如下：(1)連續(xù)自動壓力機7001200件/h；(2)順序加工沖壓線1 2001300 件/h；(3)推桿式送料沖壓線 (AB級)450700 件/h；(4)梭式送料沖壓線(AB級)600900件/h。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.2 沖 壓 材 料

3、,4.2.1 沖壓材料的特性要求,沖壓用材料必須具備良好的拉延性、延展性、彎曲性、凸緣拉伸性，以及上述的復合成型性。 如果當所選的材料與零件形狀、沖模設計和加工條件不相適應時，將產(chǎn)生斷裂、折皺、成型不完整(氣眼、凸包、回彈)等缺陷。下圖表示沖壓成型工藝體系與成型缺陷之間的關系。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,沖壓成型疵病分類與沖壓工藝基礎,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.2.2 材料選定,沖壓用鋼板的選定大致可遵循下列順序： 1) 新設計的沖壓件與過去類似的沖壓件做對比 2) 試沖壓 3) 在生產(chǎn)準備階段掌握材料成型的難易程度 4) 對大量生產(chǎn)狀況的監(jiān)視與價值分析(VA),汽車制造工藝 4沖壓工藝,

4、4.2.3 冷軋鋼板,冷軋鋼板的厚度在0.153.2mm之間，這種薄板的尺寸精度極高，具有美觀平滑的表面，以及良好的機械性能和加工性，能夠完美的用作車身護板。這類鋼板的屈服點低，成型性和形狀性好，也便于使用。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.2.4 熱軋鋼板,熱軋軟鋼板與冷軋鋼板在成分上幾乎無差異，但因制造工藝不同，其機械性能、表面狀況、尺寸精度、平整度等都低。厚度為1.21.6mm的熱軋軟鋼板主要用在下車身零件與內(nèi)護板，而要求強度的車梁、底盤零件與車輪等則以汽車構造用的熱軋鋼板制造。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.2.5 表面處理鋼板,目前，實際采用的表面處理鋼板有：金屬電鍍鋼板、化學被膜生成

5、處理鋼板、非金屬復層鋼板等。 1金屬電鍍鋼板 電鍍包括鍍鋅、鍍鋁、鍍鉛錫合金等數(shù)種。廣泛使用鍍鋅鋼板制造下部車身件、汽油箱、消聲器等汽車零件。 2非金屬復層鋼板 除正用在汽車內(nèi)飾件上的聚氯乙烯復層的鋼板和印有花紋圖案的裝飾鋼板外，那些以提高沖壓加工潤滑性為目的的潤滑處理鋼板，以及提高抗蝕性的復層鋼板也正在實用化或研制之中。然而，由于這類鋼板沖壓的疵病，導致焊接性降低，以及對涂漆的影響，選用時必須慎重。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.2.6 其他材料,由于美國安全標準的提高，以及要求生產(chǎn)出輕的減震性好的車身，現(xiàn)在已經(jīng)開始采用加工性得到改善的低合金高強度鋼板。此外，隨著對汽車排氣規(guī)定的嚴格化，提高

6、了使用耐熱材料的必要性，在排氣凈化裝置中使用了不銹鋼板。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.3 沖 模4.3.1 沖模設計,1沖壓工藝規(guī)程 在沖壓工藝規(guī)程中應標明沖壓車間、沖壓生產(chǎn)線、生產(chǎn)速度(單位時間的產(chǎn)量)、鋼板級別與厚度、坯料尺寸、工序名稱等。 2模具種類 設計者根據(jù)工藝規(guī)程提出的要求，進行各道工序的模具設計。在成型方法方面，模具可分為拉延模、彎曲模、沖裁模三類，而在模具構造、工序類別和壓力機型式等方面，上述三類模具還可以細分。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,3模具構造 模具構造隨零件形狀、工藝、模具種類、自動化程度等因素而異。下圖是以車門外護板為例，說明按工藝順序排列的模具斷面結構和零件簡圖。

7、,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4模具材料 材料選擇是根據(jù)成型特點和加工部位決定的，對于模具的耐久性與壽命有很大影響。,沖模材料及其用途,汽車制造工藝 4沖壓工藝,5自動化與模具 由于引進了自動沖壓生產(chǎn)線，近年來搬運自動化與無人管理化都有了進一步的發(fā)展，對于模具綜合質量的要求也就越嚴格和更加復雜化了。例如，需裝設保證安全的各種連鎖機構、零件送進與取出的檢測裝置、確定零件在模內(nèi)位置的傳感器等，從而除了在成型性之外，還在操作性方面對模具結構提出要求。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.3.2 模具制造,1模具制造工藝 一般來說，從粗加工、精加工直到裝配的所有工序可按下列順序進行：(1)基準面切削加工，(2

8、)劃線，(3)機械加工(通用機床切削加工，仿形加工，特殊加工(電火花加工)，(4)精加工(曲面粗精加工，模具研配修正)，(5)合模，(6)模具裝配。,模具制造的一般工藝過程,汽車制造工藝 4沖壓工藝,按主模型進行曲面加工需用種種復制模型。此外，在模具制造過程中還要使用外形樣板和劃線樣板。,2模型,模型、樣板的典型實例,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4 沖 壓 工 藝4.4.1 沖壓車間平面布置,沖壓車間內(nèi)部可按功能區(qū)分為四個部分：備料工段 、伸壓工段、模具堆放處、模修工段，必須使之具備相互協(xié)調(diào)的生產(chǎn)能力、面積和高效率的產(chǎn)品流動方向。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4.2 車身零件的沖壓工藝,汽

9、車車身零件大多數(shù)是0.71.2mm厚的鋼板經(jīng)36道工序加工而成。 實例： 發(fā)動機罩內(nèi)板是經(jīng)四道工序成型，因為零件上有大型孔，確定沖壓方式時，必須考慮到余料利用，其加工工序如下圖所示。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,a) 拉深 b) 切邊 c) 沖孔 d) 彎曲沖孔 發(fā)動機罩內(nèi)板的加工工序,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4.3 車架、底盤母件的沖壓工藝,(1) 后橋殼經(jīng)一次拉深成型還達不到精度要求，需經(jīng)整形。切邊時，零件應橫放，必須注意切刃強度與廢料處理。 (2) 懸架零件不希望在工序之間翻轉，但考慮到切刃的強度，在第五道工序中又不得不翻轉。此外，為了提高材料利用率而采用連續(xù)模。下圖 為其加工過程。

10、,汽車制造工藝 4沖壓工藝,懸架零件的加工過程 a) 切口落料 b) 拉深 c) 整形 d) 切邊 e) 沖孔 f) 孔翻邊,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4.4 沖壓設備,轎車沖壓車間設備,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4.5 沖壓自動化,自動化種類與自動化裝置,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.4.6 附屬設備,1可動式模座 2廢料處理裝置 3安全裝置壓力機,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.5 沖壓件質量控制,一般來說，保證質量的方法有精度檢驗與外觀檢驗兩種。根據(jù)檢查結果迅速采取下列措施：沖壓零件的手工修整，模具的修補，甚至改變模具的設計與制造方法。 4.5.1 精度檢驗 精度檢驗一般在檢驗夾具

11、上進行，測定的主要項目有：外形尺寸、表面位置、孔的位置、壓肩位置、拉深線位置、各主要斷面等。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,檢驗夾具,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.5.2 外現(xiàn)檢驗,外觀檢驗是一種靠手摸、目視的感覺檢驗，用以發(fā)現(xiàn)：歪扭、拉長、沖撞線、粘著、折皺、裂紋、滑移線錯動、壓痕與麻點、彎曲錯邊、毛刺等缺陷。,車門護板與保險杠的外觀疵病示例 1棱線錯動；2歪扭；3回彈；4麻點；5沖撞線；6拉延缺陷；7拉長；8折皺；9彎曲錯邊,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.6 汽車車身覆蓋件沖壓工藝4.6.1 汽車車身覆蓋件沖壓成型特點,1車身覆蓋件的特點 1) 形狀復雜 2) 外形尺寸大 3) 表面質量要求高

12、 4) 要求足夠的剛度 5) 要有良好的成型工藝性,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2車身覆蓋件沖壓成型特點 車身覆蓋件的質量要求和結構特點決定了其沖壓成型特點，主要有以下幾個方面： 1)一次拉深成型 要求以最小的拉深深度，最少的沖壓工序和盡可能簡單的模具結構來實現(xiàn)覆蓋件的沖壓成型。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2)拉脹復合成型 通常，除了內(nèi)凹形輪廓(如L形輪廓)對應的壓料面外，壓料面上坯料的變形為拉深變形(徑向為拉應力，切向為壓應力)，而坯料輪廓內(nèi)部(尤其是中心區(qū)域)的變形為脹形變形(徑向和切向均為拉應力)，如下圖所示。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,車身覆蓋件不同部位的變形性質,汽車制造工藝 4沖壓工

13、藝,3) 局部成型 當輪廓內(nèi)部有局部形狀(突起或凹進)的零件沖壓成型時，壓料面上的坯料由于受到壓邊圈的壓力，隨著拉深凸模的下行，首先產(chǎn)生變形并向凹模內(nèi)流動，在凸模下行到一定深度時，局部形狀便開始成型，并在成型終了時全部貼模。 4) 變形路徑變化 覆蓋件沖壓成型時，內(nèi)部的坯料并不是同時貼模，而是隨著拉深過程的進行而逐步貼模。即坯料在整個沖壓成型中的變形路徑(2/1)不是一成不變的，而是變路徑的。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,5) 變形趨向性的控制 控制覆蓋件沖壓成型變形趨向的主要措施是確定合理的沖壓方向、壓料面，合理設計并敷設拉深筋。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.6.2 覆蓋件沖壓基本工序及沖壓

14、工藝方案的確定,1覆蓋件沖壓工藝的基本工序及其安排 覆蓋件沖壓工藝的基本工序有：落料、拉深、整形、修邊、翻邊和沖孔等。根據(jù)實際生產(chǎn)需要和可能性可將一些工序合并，如落料拉深、修邊沖孔、修邊翻邊、翻邊沖孔等。 2沖壓工藝方案設計 1) 準備工作 (1) 查閱相關資料。 (2) 對零件圖和拉深件圖進行分析。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2) 應考慮的主要因素 (1) 生產(chǎn)綱領 (2) 零件的形狀復雜程度，輪廓尺寸大小，板料的厚度和性質，以及對零件質量、精度和使用性能的要求等。 (3) 現(xiàn)有的設備條件和生產(chǎn)技術水平，模具設計與制造的技術水平與能力，以及生產(chǎn)技術準備周期等。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4.

15、6.3 車身覆蓋件拉深件設計,1拉深件形狀構成及各部分的變形特點 1) 拉深件的形狀構成,覆蓋件拉深件形狀的構成,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2) 各組成部分的變形特點 (1) 在壓料凸緣上，徑向是拉應力狀態(tài)； 切向則視拉深凹模洞口的形狀而定。 (2) 在凹圓角處其變形基本上與壓料凸緣處相似。 (3) 在側壁上，材料在經(jīng)壓料凸緣和凹圓角的變形以后，根據(jù)側壁形狀的不同會出現(xiàn)不同的應力狀態(tài)。 (4) 在凸圓角上變形和側壁相仿。 (5) 底部若是平面則基本上不變形；底部若是曲面或帶有形狀復雜的反拉深部分，則應對其變形情況做具體分析。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2.拉深方向的選擇 確定拉深方向時必須考慮

16、以下幾點： (1) 首先保證拉深凸模能夠進入凹模。 (2) 保證凸模與坯料有良好的拉深初始接觸狀態(tài)，這樣能減少坯料與凸模的相對滑動，有利于毛坯的變形，并能顯著提高沖壓件的表面質量。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,3壓料面與工藝補充的設計 1) 工藝補充的作用及對覆蓋件拉深成型的影響 工藝補充部分有兩大類： (1) 內(nèi)工藝補充，即在零件內(nèi)部的工藝補充，即通過填補內(nèi)部孔洞來創(chuàng)造適合于拉深的良好條件； (2) 外工藝補充，即在零件沿外輪廓邊緣展開(含翻邊展開部分)的基礎上添加的工藝補充部分。,汽車制造工藝 4沖壓工藝,2) 工藝補充的設計原則 (1) 內(nèi)孔封閉補充原則。,(a) 內(nèi)部不開工藝孔 (b)開

17、工藝孔的實例 工藝補充上預沖孔或工藝切口示例,汽車制造工藝 4沖壓工藝,(2) 簡化拉深件結構形狀原則。,(a) 簡化零件輪廓形狀 (b) 增加局部側壁高度 (c) 簡化壓料面形狀 工藝補充簡化拉深件形狀和壓料面形狀,汽車制造工藝 4沖壓工藝,(3) 保證良好的塑性變形條件，有些覆蓋件深度較淺、曲率較小，但輪廓尺寸較大(如發(fā)動機蓋板)，必須保證坯料在拉深成型過程中有足夠的塑性變形量，方能保證其有較好的形狀精度和剛度。,(a) 實例一 (b) 實例二 工藝補充對變形的影響 1凸模；2凹模,汽車制造工藝 4沖壓工藝,(4) 外工藝補充部分盡量小。 (5) 對后序工序有利原則。 (6) 成雙拉深工藝補充。,成雙拉深的工藝補充,汽車制造工藝 4沖壓工藝,3) 常見工藝補充的類型,工藝補充部分可能采用的幾種類型,汽車制造工藝 4沖壓工藝,4) 壓料面形狀的確定,常用的一些壓料面形狀 1平面；2圓柱面；3圓錐面；4直曲面,汽車制造