五金模具：汽車覆蓋件沖壓工藝編制(下)

1、五金模具：汽車覆蓋件沖壓工藝編制五金模具：汽車覆蓋件沖壓工藝編制( (下下) ) 工藝方案工藝方案 覆蓋件的沖壓工藝方案編制依據(jù)是產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。工藝方案應(yīng)保證產(chǎn)品的高質(zhì)量、生產(chǎn)的高效率和降低成本。 1. 小批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 小批量生產(chǎn)是指月產(chǎn)量小于 1000 件，此時(shí)的生產(chǎn)穩(wěn)定性極差，限期生產(chǎn)形狀改變可能性大，模具選擇只要求拉延和成型工序使用沖模，模具壽命在 5 萬(wàn)件。其他工序，如落料、修邊可在通用設(shè)備上剪裁，翻邊使用簡(jiǎn)易胎具，沖孔用通用沖孔?；蜚@床手工鉆孔。如果過(guò)多地選用沖模，雖然對(duì)保證質(zhì)量有益，但對(duì)提高生產(chǎn)效益并無(wú)意義，且會(huì)使成本驟增。 小批量生產(chǎn)的拉延模，常采用鋅鋁合金和

2、HT200、HT250 灰口鑄鐵制造，也可采用焊接骨架結(jié)構(gòu)作模體，表面用環(huán)氧樹(shù)脂。有些廠則常用焊接板式模，航空主機(jī)廠用鉛鋅模最為普遍。 小批量生產(chǎn)的拉延模設(shè)計(jì)原則是低費(fèi)用和短周期制出。 2. 中批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 當(dāng)月產(chǎn)量大于 1000 件，且小于 10000 件（卡車）或 30000 件（轎車）是被視為是中批量生產(chǎn)。其生產(chǎn)特點(diǎn)是比較穩(wěn)定地長(zhǎng)期生產(chǎn)，生產(chǎn)中形狀改變時(shí)有發(fā)生。模具選擇除要求拉延模采用沖模外，其他工序如果影響質(zhì)量和勞動(dòng)量大也要相應(yīng)選用沖模，模具壽命要求在 5萬(wàn)件到 30 萬(wàn)件。模具選擇系統(tǒng)為 1：2.5，亦即一個(gè)覆蓋件平均選擇 2.5 套沖模。 拉延模常用 HT200、H

3、T250 灰口鑄鐵制造，表面火焰淬火處理。模具結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)板導(dǎo)向，機(jī)械取件，固定或氣動(dòng)定位毛料，壁厚中等，設(shè)計(jì)中要適當(dāng)考慮合理性。 3. 大批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案 當(dāng)月產(chǎn)量大于 10000 件（卡車）或 30000 件（轎車），且小于 100000 件時(shí)，屬于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)處理長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)，形狀改變可能性小，工藝難易程度困難，工藝方案要為流水線提供保證，每道工序都要使用沖模，拉延、修邊沖孔和翻邊模同時(shí)安裝在一條沖壓線上，工序間的流轉(zhuǎn)，50 年代基本是人工送料和取件，工業(yè)化國(guó)家實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，60年代以后開(kāi)始進(jìn)入全自動(dòng)化時(shí)期。多工位壓床的出現(xiàn)，更加提高了生產(chǎn)效率和工件質(zhì)量。 在沖壓生產(chǎn)

4、線上，一般都配有各種送料裝置、取件裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、廢料排除裝置和傳送帶。與早期的由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步?jīng)_壓生產(chǎn)線不同，現(xiàn)代 的沖壓生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)，機(jī)器人實(shí)際上控制關(guān)沖壓生產(chǎn)線。壓力機(jī)以單次行程規(guī)范工作，由自動(dòng)化系統(tǒng)控制著生產(chǎn)線上各臺(tái)壓力機(jī)在什么時(shí)候沖壓和各工序間的工件運(yùn)動(dòng)。從整條生產(chǎn)線上傳出的工件是按一定的節(jié)拍連續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)，從而明顯地提高了生產(chǎn)產(chǎn)量。該系統(tǒng)還可以保證工件表面的高質(zhì)量要求，大幅度減少壓力操作人員，解決了安全及下料的難題，最大限度地提高了設(shè)備利用率。 大批量生產(chǎn)的沖模選擇系數(shù)一般為 1：4 以上，沖模結(jié)構(gòu)要求功能齊全，對(duì)于容易損壞的模具，不但要求快速更換易損沖頭，而且要制造備模，以

5、使模具修復(fù)時(shí)沖壓生產(chǎn)線照常運(yùn)轉(zhuǎn)。 拉延件設(shè)計(jì)拉延件設(shè)計(jì) 1. 拉延件的沖壓方向 覆蓋件的拉延件設(shè)計(jì)，首要是確定沖壓方向。確定拉延沖壓方向，應(yīng)滿足如下幾方面的要求。 （1）保證拉延件凸模能夠順利進(jìn)入拉延凹模，不應(yīng)出現(xiàn)凸模接觸不到的死區(qū)，所有需拉延的部位要在一次沖壓中完成。 （2）拉延開(kāi)始時(shí)，凸模和毛料的接觸面積要大，避免點(diǎn)接觸，接觸部位應(yīng)處于沖模中心，以保證成型時(shí)材料不致竄動(dòng)。 （3）壓料應(yīng)盡量保證毛料平放，壓料面各部位進(jìn)料阻力應(yīng)均勻。拉延深度均勻，拉入角相等，才能有效地保證進(jìn)料阻力均勻。 圖 5（a）中凸模兩側(cè)的拉入角心可能作到基本一致，使兩側(cè)進(jìn)料阻力保持均衡。凸模表面同時(shí)接觸毛料和點(diǎn)要多而分

6、散，并盡可能分布均勻，防止成型過(guò)程中毛料竄動(dòng)，如圖 5（b）所示。當(dāng)凸模和毛料為點(diǎn)接觸時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加接觸面積，如圖 5（c）所示，以防止應(yīng)力集中造成局部破裂。 圖 5 沖壓方向的選擇 如果有反成型，且反成型有直壁部分，則沖壓方向?qū)嶋H由反成型的位置決定。 當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標(biāo)關(guān)系完全一致時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值可以直接用在模具上。當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標(biāo)關(guān)系有改變時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算方可用在模具上。如果只改變一個(gè)坐標(biāo)線時(shí)，且拉延方向是以垂直于覆蓋件對(duì)稱面的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來(lái)確定的，則平行于對(duì)稱面的坐標(biāo)是不需轉(zhuǎn)換計(jì)算的?？梢?jiàn)，沖壓方向和汽車坐標(biāo)完全一致，能夠帶

7、來(lái)很多方便。 2. 壓料面的確定 覆蓋件拉延成形的壓料面形狀是保證拉延過(guò)程中材料下破不裂和順利成型的首要條件，確定壓料面形狀應(yīng)滿足如下要求。 （1）有利于降低拉延深度。平壓料面奪料效果最佳（見(jiàn)圖 6），但為了降低拉延深度，常使壓料面形成一定的傾斜角。 圖 6 拉延模的壓料面 1凸模 2凹模 3壓料圈 （2）壓料面應(yīng)保證凸模對(duì)毛料有一定程度的拉延效應(yīng)。壓料圈和凸模的形狀應(yīng)保持一定的幾何關(guān)系，使毛料在拉延過(guò)程中始終處于緊張狀態(tài)，并能平穩(wěn)漸次地緊帖凸模，不允許有多余的產(chǎn)生皺紋。為此，必須滿足下列條件（見(jiàn)圖 7，圖 8）。 圖 7 壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模表面展開(kāi)長(zhǎng)度短 圖 8 壓料面形狀（前圍外蓋板）

8、ll1 式中 l凸模展開(kāi)長(zhǎng)度； l1壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度； 凸模表面夾角； 壓料面表面夾角。 還要注意有些拉延件雖然壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模短，但在拉延過(guò)程中，每一瞬間這種關(guān)系不能維持，發(fā)生壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模長(zhǎng)的瞬間，就會(huì)形成皺紋，并最后留在拉延件上而無(wú)法消除（見(jiàn)圖 9）。 圖 9 凸模從開(kāi)始拉延到最后的過(guò)程中， 四個(gè)瞬間位置形成皺紋的情況 （3）壓料面平滑光順有利于毛料往凹模型腔內(nèi)流動(dòng)。壓料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣上有凸起和下陷時(shí)，應(yīng)增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾角大于 90，會(huì)增加進(jìn)料阻力，也是不可取的。 平面奪料面不但有利于成型，而且加工也容易，應(yīng)盡量采

9、用。單曲率壓料面和雙曲率壓料面多用在拉延深度較深的拉延模。 3. 工藝補(bǔ)充部分設(shè)計(jì) 為了給覆蓋件創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，需要將覆蓋件上的窗口填平，開(kāi)口部分連接成封閉形狀，有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面，無(wú)凸緣的需要增補(bǔ)壓料面，這些增添的部分稱為工藝補(bǔ)充部分。 工藝補(bǔ)充是拉延工藝不可缺少的部分，拉延后又需要將它們修切掉，所以工藝補(bǔ)充部分應(yīng)盡量減少，以提高材料的利用率。 工藝補(bǔ)充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外，還要考慮修邊和翻邊工序的要求，修邊方向應(yīng)盡量采取垂直修邊?？赡懿捎玫膸追N修邊型式如下。 圖 10 工藝補(bǔ)充部分的幾種況 （1）修邊線在拉延件壓料面上，如圖 10（a）所示。

10、此時(shí)壓料面應(yīng)是覆蓋件的凸緣面，修邊采取垂直修邊。為了在模具使用中打磨壓料筋槽不致影響修邊線，修邊線至拉延筋的距離 A 一般取 25mm。 （2）修邊線在拉延件底面上，如圖 10（b）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般?。?B35mm； C1020mm； D按保留有多于 1.5 根完整拉延筋形狀考慮。 R 凸310mm，深度淺和直線部分取下限，深度深和曲線部分取上限； R 凹810mm。 （3）修邊線在拉延件短斜面上，如圖 10（c）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般?。?EB35mm； 5。 （4）修邊線在拉延件長(zhǎng)斜面上，如圖 10（d）所示。垂直修邊，修邊線是按覆蓋件翻邊展開(kāi)確定的，所以

11、拉延輪廓外形不能完全平行修邊線，圖中 F 是變化的，不同情況取不同最小值，F(xiàn) 還和拉延件在修邊時(shí)的定位有關(guān)，如圖 11 所示。一般?。?F8mm（用拉延檻定位）； F35mm（用側(cè)壁定位）； 612。 （5）修邊線在拉延件側(cè)壁上，如圖 10（e）所示。采用水平修邊或傾斜修邊，修邊線至凹模圓角半徑的距離 G 是一個(gè)變量，它決定水平修邊凹模鑲塊的強(qiáng)度。 圖 12 所示為水平修邊和傾斜修邊示意圖。修邊凹模鑲塊的刃口寬度 b 一般取 12mm， 角取 30，b 局部最小尺寸不小于 8mm， 最小為 15。 圖 11 拉延件在修邊時(shí)的定位 圖 12 水平修邊和傾斜修邊示意圖 4. 工藝孔及工藝切口 覆蓋

12、件需要局部反拉延時(shí)，如果采用加工該部圓角和使側(cè)壁成斜度的辦法，仍然拉不出所需深度時(shí)，往往采取沖工藝切口的辦法來(lái)改善反拉延的條件，使反拉延變形區(qū)從內(nèi)部工藝補(bǔ)充部分得到補(bǔ)充材料。 工藝孔或工藝切口必須在修邊線之外的多余材料上，修邊時(shí)不應(yīng)影響工件的形狀。 （1）工藝孔。工藝孔在拉延前預(yù)先沖制，一般和落料工序合并，采取落料沖孔復(fù)合模。工藝孔的數(shù)量、尺寸大小和位置需要由拉延模試沖確定，見(jiàn)圖 1-13。 圖 13 預(yù)沖工藝孔拉延車門外板 （2）工藝切口。工藝切口一般在拉延過(guò)程中切出，廢料不分離，和拉延件一起退出模具。工藝切口的最佳沖制時(shí)間是在反拉延成型到最深，即將產(chǎn)生破裂的時(shí)刻，這樣可以充分利用材料的塑性

13、，使反拉延成型最需要材料補(bǔ)充的時(shí)候能夠獲得所需要的材料（見(jiàn)圖 1-14）。工藝切口也要由試沖決定。 圖 14 窗口反拉延、切兩個(gè)工藝孔 5. 拉延筋和拉延檻 覆蓋件拉延成型時(shí)，在壓料面上敷設(shè)拉延筋或拉延檻，對(duì)改變阻力，調(diào)整進(jìn)料速度使之均勻化和防止起皺具有明顯的效果。歸納起來(lái)敷設(shè)拉延筋的主要作用有如下幾點(diǎn)。 （1）增加局部區(qū)域的進(jìn)料阻力，使整個(gè)拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡狀態(tài)。 （2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，提高覆蓋件的剛性。 （3）加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力；延緩或防止起皺。 拉延筋和拉延檻的形狀見(jiàn)圖 1-15。拉延筋的斷面形狀為半圓形，一般取筋半徑 R1218mm，筋高 h57mm（鋼件）或

14、 35mm（鋁合金件）。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合，通過(guò)修整凹槽的寬度來(lái)改變進(jìn)料阻力。拉延檻的阻力更大，它多用在深度淺的拉延件上。 圖 15 拉延筋和拉延檻 a 拉延筋； b 拉延檻 拉延筋和拉延檻的敷設(shè)原則如下。 （1）拉延件有圓角和直線部分，在直線部分敷設(shè)拉延筋，使進(jìn)料速度達(dá)到平衡。 （2）拉延件有直線部分，在深度淺的直線部分敷設(shè)拉延筋，深度深的直線部分不設(shè)拉延筋。 （3）淺拉延件，圓角和直線部分均敷設(shè)拉延筋，但圓角部分只敷設(shè)一條筋，直線部分敷設(shè)13 條筋。當(dāng)有多條拉延筋時(shí)，注意使外圈拉延筋“松”些，內(nèi)圈拉延筋“緊些”，改變拉延筋高度可達(dá)到此目的。 （4）拉延件輪廓呈凸凹曲線形狀，在凸曲

15、線部分設(shè)較寬拉延筋，凹曲線部分不設(shè)拉延筋。 （5）拉延筋或拉延檻盡量靠近凹模圓角，可增加材料利用率和減少模具外廓尺寸，但要考慮不要影響修邊模的強(qiáng)度。 拉延件與修邊件、翻邊件的關(guān)系拉延件與修邊件、翻邊件的關(guān)系 拉延件設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到同修邊件、翻邊件的關(guān)系是沖模成套性的關(guān)鍵。其主要內(nèi)容是在設(shè)計(jì)拉延件工藝補(bǔ)充部分時(shí)，要考慮修邊件的修邊方向，修邊和翻邊時(shí)的定位等。 1. 覆蓋件的展開(kāi) 覆蓋件的翻邊展開(kāi)不但要有利于拉延，而且要有利于修邊和翻邊，即盡量造成垂直修邊的條件，并使翻邊容易進(jìn)行。圖 16（a）、（b）、（c）所示覆蓋件展開(kāi)后能垂直修邊，圖16（d）、（e）所示為水平修邊，圖 16（f）所示為傾斜修邊。垂直修邊時(shí)，翻邊展開(kāi)面與垂直面的夾角應(yīng)大于 50，否則會(huì)使修邊刃口過(guò)鈍，修邊邊緣過(guò)尖，從而影響覆蓋件質(zhì)量。 圖 16 覆蓋件翻邊展開(kāi)與修邊、翻邊方向 2. 定位關(guān)系 拉延件在修邊及其以后各工序的定位，必須在