沖壓工藝基礎ppt課件

.,沖壓基礎知識入門,.,第一章沖壓車間工藝及沖壓設備簡介第二章模具生產第三章沖壓模具簡介第四章沖壓工藝簡介第五章鈑金件設計常見問題第六章沖壓件缺陷第七章拓展知識,目錄,.,第一章沖壓車間工藝及沖壓設備簡介,一、什么是沖壓這里的沖壓指的是冷沖壓，是汽車生產中四大工藝之首。冷沖壓是指在常溫下，利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。二、沖壓車間都做些什么沖壓車間承擔原材料卷料、板料的存放；卷料的開卷剪切；板料的剪切；大、中、小型沖壓件的沖壓生產；沖壓件的存放；廢料處理以及設備、模具的日常維修和保養(yǎng)等任務。三、沖壓車間工藝流程原材料入庫開卷線大件清洗涂油、小件開卷剪切A、B、C、D沖壓生產線安裝模具調試首件合格投入批量生產合格件防銹入庫原材料入庫：原材料分卷料和定尺料兩種，卷料是成卷運輸?shù)?，需要在開卷線開卷并剪切；定尺料是按規(guī)定的尺寸剪切好的，無需開卷。開卷線：對卷料進行開卷、剪切、清洗、涂油。清洗涂油：清洗是為了洗去板料表面的灰塵，避免沖壓時形成凸凹點，涂油是為了潤滑。安裝模具調試首件合格：在正式生產前，先進行首件試壓，合格了才開始連續(xù)生產。,.,四、沖壓車間主要有哪些設備,.,沖壓機種類,.,剪板機,.,第二章模具生產,.,CAE分析,工藝數(shù)模設計,成型過程計算模擬,成型結果分析改進,.,第三章沖壓模具簡介,一、模具外觀,.,二、模具名稱模具根據(jù)工序和用途，分為拉深模、修邊沖孔模、翻邊沖孔模、整形模等。一般模具主要處理什么工序，我們就叫它什么模。,拉深模,修邊沖孔模,.,三、模具結構按功能分類，主要有：1、工作零件:包括凸模和凹模等零件。2、定位零件:主要包括擋料銷、定位銷、側刃等零件。3、壓料、卸料、頂料零件:主要包括卸料板、頂料器、氣動頂料裝置等零件。4、導向零件:包括導柱、導套、導板等零件。5、支持零件:包括上、下模板和凸凹模固定板等零件。6、緊固零件:包括內六角螺釘、卸料螺釘?shù)攘慵?、緩沖零件:包括卸料彈簧、聚氨脂橡膠和氮氣缸等。8、安全零件及其它輔助零件主要有安全側銷、安全螺釘、工作限制器、存放限制器、上下料架、廢料滑槽、起重棒、吊耳等。安全側銷：主要作用是防止上模壓料板緊固螺釘松動或斷裂，導致壓料板落下，造成人員、工裝的重大損失。存放限制器：主要作用是防止模具彈性元件長期受壓而失效和防止刃口長期接觸影響刃口的壽命。（一般采用聚氨脂橡膠）工作限制器：主要作用是限制凸凹模的吃入深度。,.,A、拉深模結構：分為三部分:上模（凹模）、壓邊圈、下模（凸模）,上模（凹模）,導板,.,壓邊圈,導板,擋料銷,.,下模（凸模）,導板,氣墊過孔,墩死塊：調整模塊之間間隙,.,B、修邊沖孔模結構下模,導柱,緩沖塊,廢料滑槽,修邊刃口,導板,廢料刀,凸模,下模板,擋料銷,.,修邊沖孔模結構上模,凹模（壓料板）,修邊刃口,上模板,導套,導板,.,修邊沖孔模結構上模板,沖頭,壓料彈簧,.,C、斜契機構模具中將垂直運動改為水平運動或傾斜運動的機構，一般分為上下兩部分分別安裝于上下模，一部分固定，另一部分可相對模具運動。原理如下：,這部分固定,這部分可在模具上滑動,兩部分產生相對運動,運動方向,沖壓方向,.,斜契機構舉例,斜契沖孔,D、翻邊沖孔、整形模其他模具如翻邊沖孔整形模等，結構基本和修邊沖孔模差不多，也都是由上下模板、凸凹模、刀塊、斜契機構等組成，只不過根據(jù)用途布置不同的機構，如翻邊用翻邊刀塊（跟修邊刀塊差不多，只不過上下刀塊的間隙比修邊刀塊的大）、整形用整形鑲塊等。在此不多做說明了。,.,模具標準件,各種不同的沖頭以及襯套,氮氣缸：與彈簧起相同作用，能提供比彈簧更大的壓料力,.,沖壓基本工序分類冷沖壓概括起來分兩大類：分離工序和成形工序1.分離工序是使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質量的沖壓件。2.成形工序是坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。成形工序又主要分為拉延以及翻邊整形兩種。,第四章沖壓工藝簡介,拉延,翻邊整形,.,拉延與翻邊整形的區(qū)別：1、拉延主要依靠板材沖壓過程中自身材質流動而成型，所以拉延變形相對充分，更容易達到屈服極限，回彈幾率較小，同時更容易出現(xiàn)減薄破裂等缺陷。翻邊整形主要是靠板材沖壓過程中局部變形成型，所以不容易達到屈服極限，容易產生回彈現(xiàn)象，沖壓精度低等問題。所以當零件成形深度大于10MM時最好采用拉延方式，避免出現(xiàn)擠料現(xiàn)象，小于10的可以考慮用成型.同時成型過程中為避免疊料通常加工藝缺口。2.拉延一般需要做出完整的工藝補充面及壓料面,且是一個封閉的幾何形狀,但翻邊整形可以只作出局部,無需全部封閉。由此造成拉延工藝材料利用率較低，翻邊整形材料利用率較高。3.同一零件相同材料牌號,采用拉延或成型工藝得到的產品,在剛性方面前者比后者強。4.零件產品接近于封閉的零件最好采用拉延,敞口的可以采用成型,.,拉延與成型的選擇：此零件可以采用成型,也可以采用拉延,下圖是采用不同方式的加工數(shù)據(jù)區(qū)別,成型,成型模具結構簡圖,拉延,拉延模具結構簡圖,.,分離工序分：落料、沖孔、切斷、修邊等,廢料,零件,零件,廢料,.,成形工序分：拉延、翻邊、整形、翻孔、彎曲等,R,R,R,.,壓合工藝（HEM）,.,沖壓工序在模具中的布置沖壓主要的工序有：拉深、修邊、沖孔、翻邊、整形。一般一條沖壓生產線由4臺或5臺壓力機組成。鈑金零件中除了翼子板等比較復雜的零件可以5道工序完成外，其他一般都要求不超過4道工序（不包括落料工序）。第一道工序（稱為OP10，以下的類推）：對一些大型零件，如發(fā)動機罩外板、頂蓋、車門等車身覆蓋件一般為拉深,零件主要的型面都在這里生成；第二道工序（OP20）通常以修邊沖孔為主；第三道工序（OP30）會根據(jù)模具空間布置部分修邊、沖孔、斜契沖孔、整形、斜契整形等工序；余下的工序會布置在OP40，大部分零件到OP40就完成了。如果零件所需的斜契機構數(shù)量過多，或者某處型面過于復雜需要多次整形，四道工序無法布置下所有的工序，那就需要第五道工序甚至更多。這個時候就需要考慮是否可以改變設計減少工序了。有時候會考慮在同一套模具中完成連續(xù)的幾道工序。這里需要說明的是，沖壓工藝的布置不是固定的，同一個零件，不同的模具廠家所做出的工藝可能就不一樣，但是基本有一個原則：在結構不干涉的情況下，在盡可能少的工序里滿足零件的生產。,.,一套模具中集合了拉延（OP10）、切邊（OP20）、沖孔（OP30）三道工序,拉延（OP10）,切邊（OP20）,沖孔（OP30）,.,工藝補充：沖壓工藝設計人員根據(jù)產品數(shù)模，為實現(xiàn)產品沖壓可行而設計的模具沖壓補充面，如壓料面、拉延筋等工藝補充部分應考慮如下三方面的要求：1.拉延時的進料條件。2.壓料面的形狀和位置。3.修邊線的位置和修邊方式。壓料面有兩種：1.由工件本身的法蘭面組成；2.由工藝補充部分組成；制定壓料面基本原則:1.為了降低拉深深度，壓料面可以設計成一定的彎曲形狀，使毛坯拉深前先彎成一定的形狀。但壓料面的形狀應盡量簡單、平滑，防止毛坯在壓料過程中就產生摺皺現(xiàn)象，并利于毛坯在拉深時材料向凹模內流動2.壓料面與凸模的形狀之間，應保持一定的幾何關系保證在拉深過程中毛坯處于張緊狀態(tài)，并能平穩(wěn)地、漸次地緊貼凸模，以防止產生皺紋。為此，必須滿足如下關系：壓料面長度凸模表面展開長度,.,壓料面,A,A,A,A,分模線,B,B,B,B,分模線,修邊線,修邊線,.,數(shù)據(jù)工藝編制例子說明,修邊線,修邊線,廢料刀,整形線,翻邊線,翻邊線,側沖孔,拉延筋,翻邊線,.,數(shù)據(jù)工藝編制例子說明,側修邊線,側沖孔,修邊線,修邊線,翻邊線,側修邊線,側修邊線,側翻邊線,.,數(shù)據(jù)工藝編制例子說明,修邊線,側修邊線,翻邊線,側修邊線,側沖孔,側翻邊,.,側圍的沖壓工藝,OP05落料,車身覆蓋件的落料一般都是放在單獨的壓力機上進行，不在生產線上；不是所有的零件都需要落料；側圍需要落料是為了成型方面的考慮。,.,OP10拉深型面基本都是在該工序生成,.,OP20修邊沖孔一般第二道工序都是以修邊為主。如右圖：1、周邊一次切完；門洞因為廢料排除和刀塊結構的原因，切掉一部分，余下的隨后再切；2、在不與刀塊干涉的地方，可布置沖頭來沖孔。,.,OP30翻邊整形這里的斜契翻邊機構，以及OP20中的斜契切邊機構都是比較龐大的。,.,OP40修邊翻邊沖孔主要實現(xiàn)前幾工序沒有實現(xiàn)的工藝。如，這里的斜契沖孔的機構位置是和OP20的斜契切邊和OP30的斜契整形機構的位置有干涉的；翻孔是需要先沖孔出來的；門洞局部的剪切和OP30的整形位置有沖突，因此不能放在一個工序中。,.,一、拉深類,凸臺處形成負角,修改：凸臺貫穿到底，消除負角,1、負角問題,第五章鈑金件設計常見問題,.,凸臺深度過深，難成型,修改：減小凸臺深度,2、拉深深度問題,.,問題：拉深深度太大，無法成型修改：將此零件分成兩件,.,此處尖角易開裂,修改：對紅線區(qū)域做球面倒角,3、R角問題,倒角應避免產生局部尖銳突起。,.,此處尖角易開裂,修改：對紅線區(qū)域做球面倒角,.,紅線處易開裂修改：將紅線處R角放大到812mm,.,易起皺,修改：在此處增加加強筋，吸收多余材料,4、起皺和加強筋問題,.,起皺,增加圓形凸筋，吸皺,.,離R角距離太短，強度不足，保證至少離R角3-5MM,二、修邊問題,1、修邊狀況,.,問題：離R角距離太短修改：修邊線調整至紅線處，保證離R角3-5MM,.,邊界更改成如上圖紅線指示位置,.,2、工藝缺口,問題：包邊多料，易起皺修改：產品加缺口，缺口邊界如紅線所示,.,如圖兩處開缺口是為了防止包邊多料，產生缺陷,.,折彎處多料，起皺,修改：增加工藝缺口,.,修改：增加缺口如紅線所示,翻邊多料，易起皺,.,翻邊隨型，長度控制在10mm左右,3、翻邊長度控制,.,三、幾字形折彎,折彎處加筋，可以減少回彈，增加強度。,不合理結構,合理結構,.,不合理結構,合理結構,.,沖壓件常見缺陷：毛刺過大、變形、表面劃傷、沖孔帶料、塌陷、尺寸不符、少孔、縮頸、開裂、起皺、疊料、拉毛、波浪、鼓包、凹坑、麻點、翻邊不垂直、翻邊高度不一致、翻邊拉毛、翻邊裂等,第六章沖壓件缺陷,.,一、落料沖孔（修邊）,.,質量缺陷：修邊毛刺、修邊帶料、少孔、孔毛刺,修邊毛刺：主要是由于刀口間隙過大和過小，刀口間隙不均修邊帶料：修邊刀口間隙過緊，潤滑不當造成少孔：沖頭折斷、沖頭長度不夠，沖套堵塞等孔毛刺：沖頭或沖套崩刃、沖頭與沖套間隙過大或過小,修邊（TR）、沖孔（PI）,.,二、拉延,.,故障現(xiàn)象：側圍外板OP10門洞內三角部位出現(xiàn)開裂過大在后序無法切除造成制件報廢,.,故障分析：模具壓邊力不當導致板料成型中流動不均勻；針對壓邊力分析出以下因數(shù)：1.板料在OP10模具上定位后門洞內的壓料邊不足，造成各邊的走料不平衡2.局部外滑塊壓邊力太大3.凸模內壓料芯里面的氮氣缸壓力不足4.門洞的壓料面上的拉深筋布置不合理5.壓料面著色差,關鍵問題：能清楚判斷出兩邊料流的走勢，知道是哪邊壓力相對來說小，從而造成兩邊走料不均衡引起開裂。,.,我的理解：就如一張紙，用一只手掌壓住紙的半邊，另一只進行撕扯另一半邊造成的撕裂。,.,解決方案：通過變相的在門洞的壓料面相應位置上墊砂布進行嘗試調試，發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象消除；下線對其進行焊補增高或重新增加一條拉延筋。,增高原有拉延筋,在原有拉延筋的前面重新增加一條拉延筋,.,制件外邊緣起皺嚴重，影響產品質量,.,.,沖擊線：上模下降，使材料與壓邊圈保持接觸狀態(tài)。接著，當材料開始流入時，模具與材料的摩擦狀態(tài)從靜摩擦轉移。材料剛剛開始流入之前的靜摩擦力很大，材料彎曲部分引起加工硬化和使料厚減薄，但這一部分，隨著材料的流動由靜摩擦轉變?yōu)閯幽Σ翣顟B(tài)，摩擦阻力大幅度減小，因此，原來的彎曲形狀沒有被拉直，而作為沖撞痕線而遺留下來。,.,.,三、翻邊,.,翻邊（FL）、整形（RST）,缺陷：翻邊不垂直、翻邊高度不一致、翻邊拉毛、翻邊裂等,(1)翻邊不垂直凸凹模間隙過大(2)翻邊高度不一致凸凹模間隙不均勻；定位不準；落料件尺寸不準(3)翻邊拉毛刃口有傷痕；零件表面有雜質；刃口硬度太低(4)翻邊裂修邊時毛刺大；凸凹模間隙太小；翻邊處形狀有突變；,.,熱沖壓成形技術,板材熱成形是將坯料加熱到再結晶溫度以上某一適當溫度，使板料在奧氏體狀態(tài)時進行成形，降低板料成形時的流動應力，提高板料的成形性。該工藝其中的優(yōu)點有：優(yōu)化零件集成，減少零部件數(shù)量，有非常顯著的減重效果。,第七章拓展知識,.,熱沖壓成形技術的應用驅動因素,輕量化減重、節(jié)能、降耗,舒適性BIW具有較高的強度剛度和NVH特性,安全性車型具有較高的耐撞性能,熱沖壓成形技術,1、成形性差、容易開裂；2、成形精度差，回彈大，容易產生各種表面缺陷；3、所需設備噸位大；4、超高強度鋼板制造困難；,高強度鋼板成形的瓶頸問題未解決,.,熱成形的工藝流程,熱沖壓成形技術的工藝流程及工作原理,1）熱成形技術的工藝流程,冷卻階段,成形階段,加熱階段,熱沖壓成形的3個重要環(huán)節(jié),.,成形前常溫下高強度硼合金鋼板強度500-600MPa；成形后強度超過1500MPa，提高了200-300；稱為沖壓硬化技術,.,2）熱沖壓成形的工裝及設備,加熱爐,熱沖壓成形的工裝模具,壓力機及機械手,.,3）熱沖壓成形技術的工作原理,加熱階段:板料均勻奧氏體化成形階段:較高的成形速度.冷卻階段:臨界冷卻速度27/S,.,圖（3）熱成形件微觀組織,圖（1）硼鋼相變轉變圖,圖（2）加熱過程中強度、延伸率示意圖,圖（4）熱成形件,超高強度錳硼鋼板常溫下強度為500600MPa，加熱使之奧氏體化后，迅速送入帶有冷卻系統(tǒng)的模具內沖壓成形，同時被模具冷卻淬火，其微觀組織由奧氏體轉變成馬氏體，發(fā)生相變強化，強度可提高3倍以上，高達15002000MPa，可制備出超高強度車身沖壓件。,.,熱沖壓成形件的結構特點,Roof-bows,1.零件外形特征上無需翻邊結構；2.零件外形特征上無需加強筋；3.熱成形零件的材料厚度可以減薄；4.滿足成形性要求；,.,應用熱沖壓成形件的優(yōu)劣勢,熱沖壓成形件,冷沖壓成形件,得到超高強度的車身零件；減輕車身重量（零件減薄和加強板數(shù)量的減少）；提高車身安全性（特別是側碰性能）、舒適性；改善沖壓成形性；控制回彈、提高零件尺寸精度；零件外形設計簡單；提高焊接性、表面硬度、抗凹性和耐腐蝕性能；降低壓機噸位要求；,熱冷沖壓件的斷面對比,1）應用熱沖壓成形件的優(yōu)勢,.,瑞典APT熱沖壓成形生產線,生產節(jié)拍相對要慢一些；熱沖壓模具價格較高、能耗較大；采用非鍍層鋼板進行熱沖壓時，工作環(huán)境相對惡劣；熱沖壓生產線的投資較大；作為一個新興技術，存在技術封鎖和壟斷；,2）應用熱沖壓成形件的劣勢,.,用于熱沖壓成形的材質成分及性能變化對比,熱沖壓成形件在車身上的分布,.,熱沖壓成形技術的發(fā)展現(xiàn)狀及國內的應用情況,超高強度鋼板熱成形技術已成為國外汽車制造業(yè)的熱門技術，發(fā)展非常迅速。德國、法國等工業(yè)發(fā)達國家走在前列，開發(fā)出多種熱成形超高強鋼，如Usibor1500、DB200等，并率先推出商品化生產線。法國的阿塞洛（Arcelo