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1、4.1 4.1 沖壓工藝概要沖壓工藝概要沖壓工藝概要 沖壓件一般是通過沖裁、拉延、切邊、沖孔、復(fù)合沖裁、彎曲、復(fù)合屈曲等工序中的若干種，沖壓成指定形狀。 沖壓工藝概要沖壓工藝概要 第1頁/共51頁沖壓件沖壓件 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(qiáng)的零件上，數(shù)量不多。拉延是車身件成型方法的特點(diǎn)。2車架、車輪沖壓件 一般由1.23.6mm 厚的鋼板制成，有時(shí)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。 第2頁/共51頁類別零件名稱件/輛工序數(shù)機(jī)床噸位/t模座面積模

2、座面積/mm2A頂篷、擋泥板、外護(hù)板、地板、保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩8123660010003500200040002000B車門護(hù)板、車身內(nèi)護(hù)板、行李箱蓋板、儀表板、車輪罩蓋、擋板2026564005002500150025001700C行李箱、側(cè)板、中間柱、前柱、前側(cè)支架件50363004002150120021501500D門鉸鏈板、前圍側(cè)護(hù)板20302625015001000轎車車身沖壓件與所用壓力機(jī)規(guī)格轎車車身沖壓件與所用壓力機(jī)規(guī)格 第3頁/共51頁沖壓生產(chǎn)線的控制沖壓生產(chǎn)線的控制 一般來說，沖壓生產(chǎn)線是針對(duì)產(chǎn)品零件而設(shè)計(jì)的，生產(chǎn)量確定后即可算出沖壓設(shè)備負(fù)荷率。當(dāng)設(shè)備負(fù)荷不平衡時(shí)，可更改設(shè)計(jì)

3、或調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃以求平衡。通常，沖壓生產(chǎn)時(shí)，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(shí)施。 標(biāo)準(zhǔn)的線生產(chǎn)速度如下：(1)連續(xù)自動(dòng)壓力機(jī)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(jí))450700 件/h；(4)梭式送料沖壓線(AB級(jí))600900件/h。 第4頁/共51頁4.2 4.2 沖沖 壓壓 材材 料料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(fù)合成型性。 如果當(dāng)所選的材料與零件形狀、沖模設(shè)計(jì)和加工條件不相適應(yīng)時(shí)，將產(chǎn)生斷裂、折皺、成型不完整(氣眼、凸包、回彈)等缺陷。

4、下圖表示沖壓成型工藝體系與成型缺陷之間的關(guān)系。 第5頁/共51頁沖壓成型疵病分類與沖壓工藝基礎(chǔ)沖壓成型疵病分類與沖壓工藝基礎(chǔ) 第6頁/共51頁材料選定材料選定沖壓用鋼板的選定大致可遵循下列順序：1) 新設(shè)計(jì)的沖壓件與過去類似的沖壓件做對(duì)比 2) 試沖壓 3) 在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段掌握材料成型的難易程度 4) 對(duì)大量生產(chǎn)狀況的監(jiān)視與價(jià)值分析(VA)第7頁/共51頁冷軋鋼板冷軋鋼板 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(jī)械性能和加工性，能夠完美的用作車身護(hù)板。這類鋼板的屈服點(diǎn)低，成型性和形狀性好，也便于使用。 第8頁/共51頁熱軋鋼板熱軋鋼板 熱

5、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(jī)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(hù)板，而要求強(qiáng)度的車梁、底盤零件與車輪等則以汽車構(gòu)造用的熱軋鋼板制造。 第9頁/共51頁表面處理鋼板表面處理鋼板 目前，實(shí)際采用的表面處理鋼板有：金屬電鍍鋼板、化學(xué)被膜生成處理鋼板、非金屬復(fù)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(fù)層鋼板 除正用在汽車內(nèi)飾件上的聚氯乙烯復(fù)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

6、板，以及提高抗蝕性的復(fù)層鋼板也正在實(shí)用化或研制之中。然而，由于這類鋼板沖壓的疵病，導(dǎo)致焊接性降低，以及對(duì)涂漆的影響，選用時(shí)必須慎重。第10頁/共51頁其他材料其他材料 由于美國安全標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度鋼板。此外，隨著對(duì)汽車排氣規(guī)定的嚴(yán)格化，提高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。 第11頁/共51頁4.3 4.3 沖沖 模模沖模設(shè)計(jì)沖模設(shè)計(jì)1沖壓工藝規(guī)程 在沖壓工藝規(guī)程中應(yīng)標(biāo)明沖壓車間、沖壓生產(chǎn)線、生產(chǎn)速度(單位時(shí)間的產(chǎn)量)、鋼板級(jí)別與厚度、坯料尺寸、工序名稱等。 2模具種類 設(shè)計(jì)者根據(jù)工藝規(guī)程提出的要求

7、，進(jìn)行各道工序的模具設(shè)計(jì)。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(gòu)造、工序類別和壓力機(jī)型式等方面，上述三類模具還可以細(xì)分。 第12頁/共51頁 3模具構(gòu)造 模具構(gòu)造隨零件形狀、工藝、模具種類、自動(dòng)化程度等因素而異。下圖是以車門外護(hù)板為例，說明按工藝順序排列的模具斷面結(jié)構(gòu)和零件簡(jiǎn)圖。 第13頁/共51頁4模具材料 材料選擇是根據(jù)成型特點(diǎn)和加工部位決定的，對(duì)于模具的耐久性與壽命有很大影響。 沖 模 材 料使使 用用 部部 位位1合金工具鋼SKD1、SKD11、SKX4、SKX44、SKS3、SKS4用在嚴(yán)重磨損部位(拉延防皺壓邊面，彎曲模塊、刀刃)，需經(jīng)熱處理(根據(jù)使用要求

8、進(jìn)行鍍硬鉻、軟氮化處理、碳化物氣相沉積處理等)2機(jī)器制造用碳素鋼S55CS45C用在成品裝置等輔助部分3一般構(gòu)造用軋制鋼SS41用于卸料器、緩沖器、襯板、模架等4灰口鑄鐵FC20、FC25、FC30用于一般零件、模架、底座、沖頭、上下模本體、其他零件(用在無強(qiáng)度、剛度與耐磨性要求的部位)(用于對(duì)強(qiáng)度、剛度提出要求的部位)5球墨鑄鐵FCD55用于拉延、彎曲工序中需要強(qiáng)度、剛度、耐磨性的部位(底座、沖頭、底座環(huán)、沖模固定板) 沖模材料及其用途沖模材料及其用途 第14頁/共51頁5自動(dòng)化與模具 由于引進(jìn)了自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，近年來搬運(yùn)自動(dòng)化與無人管理化都有了進(jìn)一步的發(fā)展，對(duì)于模具綜合質(zhì)量的要求也就越嚴(yán)格

9、和更加復(fù)雜化了。例如，需裝設(shè)保證安全的各種連鎖機(jī)構(gòu)、零件送進(jìn)與取出的檢測(cè)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(duì)模具結(jié)構(gòu)提出要求。 第15頁/共51頁模具制造模具制造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(jìn)行：(1)基準(zhǔn)面切削加工，(2)劃線，(3)機(jī)械加工(通用機(jī)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模具制造的一般工藝過程 第16頁/共51頁 按主模型進(jìn)行曲面加工需用種種復(fù)制模型。此外，在模具制造過程中還要使用外形樣板和劃線

10、樣板。 2模型模型、樣板的典型實(shí)例模型、樣板的典型實(shí)例 第17頁/共51頁4.4 4.4 沖沖 壓壓 工工 藝藝沖壓車間平面布置沖壓車間平面布置 沖壓車間內(nèi)部可按功能區(qū)分為四個(gè)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(dòng)方向。第18頁/共51頁車身零件的沖壓工藝車身零件的沖壓工藝 汽車車身零件大多數(shù)是0.71.2mm厚的鋼板經(jīng)36道工序加工而成。 實(shí)例： 發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板是經(jīng)四道工序成型，因?yàn)榱慵嫌写笮涂?，確定沖壓方式時(shí)，必須考慮到余料利用，其加工工序如下圖所示。 第19頁/共51頁a) 拉深拉深 b) 切邊切邊 c) 沖孔沖孔 d)

11、彎曲沖孔彎曲沖孔發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的加工工序發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的加工工序第20頁/共51頁車架、底盤母件的沖壓工藝車架、底盤母件的沖壓工藝(1) 后橋殼經(jīng)一次拉深成型還達(dá)不到精度要求，需經(jīng)整形。切邊時(shí)，零件應(yīng)橫放，必須注意切刃強(qiáng)度與廢料處理。 (2) 懸架零件不希望在工序之間翻轉(zhuǎn)，但考慮到切刃的強(qiáng)度，在第五道工序中又不得不翻轉(zhuǎn)。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。 第21頁/共51頁懸架零件的加工過程懸架零件的加工過程a) 切口落料切口落料 b) 拉深拉深 c) 整形整形 d) 切邊切邊 e) 沖孔沖孔 f) 孔翻邊孔翻邊第22頁/共51頁沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備 用 途分 類臺(tái) 數(shù)備備 注

12、注坯料剪切沖壓前處理落料生產(chǎn)線剪切生產(chǎn)線龍門剪切機(jī)多圓剪切機(jī)鋼板平整機(jī)鋼板清洗機(jī)鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)4361212包括梯形落料生產(chǎn)線沖壓加工(拉深沖孔彎曲等)大型壓力機(jī) (噸位：4001500t)中型壓力機(jī) (噸位：300500t)小型壓力機(jī) (噸位：50250t)連續(xù)自動(dòng)壓力機(jī)高速自動(dòng)壓力機(jī)80(13) 62(9) 33221.一般由36臺(tái)壓力機(jī)組成生產(chǎn)線2.( )為雙動(dòng)壓力機(jī)模具修理用模具修理用壓力機(jī)2油壓驅(qū)動(dòng)皮料處理打包機(jī)6油壓驅(qū)動(dòng) 轎車沖壓車間設(shè)備轎車沖壓車間設(shè)備 第23頁/共51頁沖壓自動(dòng)化自動(dòng)化種類與自動(dòng)化裝置自動(dòng)化種類與自動(dòng)化裝置 第24頁/共51頁附屬設(shè)備附屬設(shè)備1可動(dòng)式模座 2廢料處理

13、裝置 3安全裝置壓力機(jī) 第25頁/共51頁4.5 4.5 沖壓件質(zhì)量控制沖壓件質(zhì)量控制 一般來說，保證質(zhì)量的方法有精度檢驗(yàn)與外觀檢驗(yàn)兩種。根據(jù)檢查結(jié)果迅速采取下列措施：沖壓零件的手工修整，模具的修補(bǔ)，甚至改變模具的設(shè)計(jì)與制造方法。精度檢驗(yàn) 精度檢驗(yàn)一般在檢驗(yàn)夾具上進(jìn)行，測(cè)定的主要項(xiàng)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。 第26頁/共51頁檢驗(yàn)夾具檢驗(yàn)夾具 第27頁/共51頁外現(xiàn)檢驗(yàn)外現(xiàn)檢驗(yàn) 外觀檢驗(yàn)是一種靠手摸、目視的感覺檢驗(yàn)，用以發(fā)現(xiàn)：歪扭、拉長、沖撞線、粘著、折皺、裂紋、滑移線錯(cuò)動(dòng)、壓痕與麻點(diǎn)、彎曲錯(cuò)邊、毛刺等缺陷。 車門護(hù)板與保險(xiǎn)杠的外觀疵病示例車門護(hù)板

14、與保險(xiǎn)杠的外觀疵病示例1棱線錯(cuò)動(dòng)；棱線錯(cuò)動(dòng)；2歪扭；歪扭；3回彈；回彈；4麻點(diǎn)；麻點(diǎn)；5沖撞線；沖撞線；6拉延缺陷；拉延缺陷；7拉長；拉長；8折皺；折皺；9彎曲錯(cuò)邊彎曲錯(cuò)邊第28頁/共51頁4.6 4.6 汽車車身覆蓋件沖壓汽車車身覆蓋件沖壓工藝工藝汽車車身覆蓋件沖壓成型特點(diǎn)汽車車身覆蓋件沖壓成型特點(diǎn)1車身覆蓋件的特點(diǎn)1) 形狀復(fù)雜 2) 外形尺寸大 3) 表面質(zhì)量要求高 4) 要求足夠的剛度 5) 要有良好的成型工藝性第29頁/共51頁2車身覆蓋件沖壓成型特點(diǎn) 車身覆蓋件的質(zhì)量要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其沖壓成型特點(diǎn)，主要有以下幾個(gè)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

15、可能簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)覆蓋件的沖壓成型。 第30頁/共51頁 2)拉脹復(fù)合成型 通常，除了內(nèi)凹形輪廓(如L形輪廓)對(duì)應(yīng)的壓料面外，壓料面上坯料的變形為拉深變形(徑向?yàn)槔瓚?yīng)力，切向?yàn)閴簯?yīng)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(yīng)力)，如下圖所示。 第31頁/共51頁車身覆蓋件不同部位的變形性質(zhì)車身覆蓋件不同部位的變形性質(zhì) 第32頁/共51頁3) 局部成型 當(dāng)輪廓內(nèi)部有局部形狀(突起或凹進(jìn))的零件沖壓成型時(shí)，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(dòng)，在凸模下行到一定深度時(shí)，局部形狀便開始成型，并在成型終了時(shí)全部貼模。 4)

16、 變形路徑變化 覆蓋件沖壓成型時(shí)，內(nèi)部的坯料并不是同時(shí)貼模，而是隨著拉深過程的進(jìn)行而逐步貼模。即坯料在整個(gè)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。 第33頁/共51頁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(shè)計(jì)并敷設(shè)拉深筋。 第34頁/共51頁覆蓋件沖壓基本工序及沖壓工藝方案的確定覆蓋件沖壓基本工序及沖壓工藝方案的確定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(shí)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(shè)計(jì)

17、 1) 準(zhǔn)備工作 (1) 查閱相關(guān)資料。 (2) 對(duì)零件圖和拉深件圖進(jìn)行分析。第35頁/共51頁2) 應(yīng)考慮的主要因素 (1) 生產(chǎn)綱領(lǐng) (2) 零件的形狀復(fù)雜程度，輪廓尺寸大小，板料的厚度和性質(zhì)，以及對(duì)零件質(zhì)量、精度和使用性能的要求等。 (3) 現(xiàn)有的設(shè)備條件和生產(chǎn)技術(shù)水平，模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)水平與能力，以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備周期等。第36頁/共51頁車身覆蓋件拉深件設(shè)計(jì)車身覆蓋件拉深件設(shè)計(jì)1拉深件形狀構(gòu)成及各部分的變形特點(diǎn)1) 拉深件的形狀構(gòu)成覆蓋件拉深件形狀的構(gòu)成覆蓋件拉深件形狀的構(gòu)成 第37頁/共51頁2) 各組成部分的變形特點(diǎn) (1) 在壓料凸緣上，徑向是拉應(yīng)力狀態(tài)；切向則視拉深凹模洞口

18、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(cè)壁上，材料在經(jīng)壓料凸緣和凹圓角的變形以后，根據(jù)側(cè)壁形狀的不同會(huì)出現(xiàn)不同的應(yīng)力狀態(tài)。 (4) 在凸圓角上變形和側(cè)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(fù)雜的反拉深部分，則應(yīng)對(duì)其變形情況做具體分析。 第38頁/共51頁2.拉深方向的選擇 確定拉深方向時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)： (1) 首先保證拉深凸模能夠進(jìn)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(duì)滑動(dòng)，有利于毛坯的變形，并能顯著提高沖壓件的表面質(zhì)量。 第39頁/共51頁3壓料面與工藝補(bǔ)充的設(shè)計(jì)1) 工藝補(bǔ)充的

19、作用及對(duì)覆蓋件拉深成型的影響 工藝補(bǔ)充部分有兩大類： (1) 內(nèi)工藝補(bǔ)充，即在零件內(nèi)部的工藝補(bǔ)充，即通過填補(bǔ)內(nèi)部孔洞來創(chuàng)造適合于拉深的良好條件； (2) 外工藝補(bǔ)充，即在零件沿外輪廓邊緣展開(含翻邊展開部分)的基礎(chǔ)上添加的工藝補(bǔ)充部分。 第40頁/共51頁2) 工藝補(bǔ)充的設(shè)計(jì)原則 (1) 內(nèi)孔封閉補(bǔ)充原則。(a) 內(nèi)部不開工藝孔內(nèi)部不開工藝孔 (b)開工藝孔的實(shí)例開工藝孔的實(shí)例工藝補(bǔ)充上預(yù)沖孔或工藝切口示例工藝補(bǔ)充上預(yù)沖孔或工藝切口示例 第41頁/共51頁(2) 簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則。 (a) 簡(jiǎn)化零件輪廓形狀簡(jiǎn)化零件輪廓形狀 (b) 增加局部側(cè)壁高度增加局部側(cè)壁高度 (c) 簡(jiǎn)化壓料面形狀

20、簡(jiǎn)化壓料面形狀工藝補(bǔ)充簡(jiǎn)化拉深件形狀和壓料面形狀工藝補(bǔ)充簡(jiǎn)化拉深件形狀和壓料面形狀第42頁/共51頁(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(dòng)機(jī)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(shí)例一實(shí)例一 (b) 實(shí)例二實(shí)例二工藝補(bǔ)充對(duì)變形的影響工藝補(bǔ)充對(duì)變形的影響1凸模；凸模；2凹模凹模第43頁/共51頁(4) 外工藝補(bǔ)充部分盡量小。(5) 對(duì)后序工序有利原則。(6) 成雙拉深工藝補(bǔ)充。成雙拉深的工藝補(bǔ)充成雙拉深的工藝補(bǔ)充 第44頁/共51頁3) 常見工藝補(bǔ)充的類型工藝補(bǔ)充部分可能采用的幾種類型工藝

21、補(bǔ)充部分可能采用的幾種類型 第45頁/共51頁4) 壓料面形狀的確定 常用的一些壓料面形狀常用的一些壓料面形狀1平面；平面；2圓柱面；圓柱面；3圓錐面；圓錐面；4直曲面直曲面第46頁/共51頁 確定壓料面形狀必須考慮以下幾點(diǎn)：(1) 降低拉深深度。 左、右門外板拉深件左、右門外板拉深件 第47頁/共51頁壓料面的傾斜角壓料面的傾斜角1凸模；凸模；2凹模；凹模；3壓料圈壓料圈第48頁/共51頁(2) 凸模對(duì)拉深坯料的拉深作用。 壓料面展開長度應(yīng)比凸模展開長短的示意圖壓料面展開長度應(yīng)比凸模展開長短的示意圖第49頁/共51頁覆蓋件的沖壓工序覆蓋件的沖壓工序 汽車覆蓋件的形狀復(fù)雜、尺寸大、深度不均勻，因此一般不可能在一道沖壓工序中直接獲得，有的需要十幾道工序才能獲得，最少的也要三道基本工序：落料、拉深、修邊。其他還有翻邊和沖孔等工序。也可根據(jù)需要將修邊和沖孔合并、修邊和翻邊合并。 第50頁/共51頁感謝您的觀看。第51頁/共51頁