沖壓工藝簡介2011課件

沖壓工藝與模具沖壓技術(shù)發(fā)展沖壓技術(shù)的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)初，研究工作基本上在板料成形技術(shù)和成形性兩方面同時展開，關(guān)鍵問題是破裂、起皺與回彈。但對沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗型的。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論，能求解的問題十分有限，遠不能滿足汽車工業(yè)的需求。60年代是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要時期，各種新的成形技術(shù)相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。80年代有限元方法及CAD技術(shù)開始發(fā)展。90年代汽車沖壓技術(shù)真正進入了分析階段（數(shù)值模擬仿真及計算機應(yīng)用技術(shù)在沖壓領(lǐng)域得以迅速發(fā)展并走向?qū)嵱没_壓工藝沖壓工藝設(shè)計是沖壓與模具的核心技術(shù)，是衡量沖壓技術(shù)的標(biāo)志，是沖壓成功的關(guān)鍵。沖壓工藝根據(jù)通用的分類方法,可將沖壓的基本工序分為材料的分離和成形兩大類,每一類中又包括許多不同的工序。分離工序：沖壓工藝沖壓模具工序及略語：沖壓工藝設(shè)計主要任務(wù)：一是完成拉延件的設(shè)計二是完成DL圖（dieLayout）的設(shè)計DL圖（模具工藝構(gòu)件圖）內(nèi)容：設(shè)定沖壓工序的性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序和工序內(nèi)容設(shè)定各工序的沖壓方向和送料方向設(shè)定工藝排樣和材料利用率設(shè)定沖壓設(shè)備、生產(chǎn)方式及流程設(shè)計DL圖、工藝卡和工藝指導(dǎo)書沖壓工藝設(shè)計方法：在對沖壓零件特征分析、工藝模擬分析、工藝計算的基礎(chǔ)上，遵循“高質(zhì)量、高效率、低成本”的總原則，精細設(shè)計沖壓工藝。成雙工藝、連續(xù)沖壓工藝、拉延切角工藝、復(fù)合沖壓工藝、往復(fù)沖裁工藝、落料成形工藝、多次修邊工藝、修邊整形工藝、分次拉延工藝、反拉延工藝、拉延檻、筋的應(yīng)用、回彈變形的預(yù)測控制、工藝臺階的應(yīng)用、工藝切口的應(yīng)用等。通常厚板料零件多采用：落料成形翻邊沖孔的工藝過程。薄板料且形狀復(fù)雜零件：拉延修邊翻邊整形沖孔的工藝

1.2覆蓋件的成形特點1.成形工序多：拉深為關(guān)鍵工序；2.拉深是復(fù)合成形：常采用一次拉深；3.拉深時變形不均勻：工藝補充、拉深筋；4.大而穩(wěn)定的壓邊力：雙動壓機、多連桿機械壓力機；5.優(yōu)質(zhì)鋼材：高強度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼板；

1.3覆蓋件的成形分類

汽車覆蓋件的沖壓成形分類以零件上易破裂或起皺部位材料的主要變形方式為依據(jù),并根據(jù)成形零件的外形特征、變形量大小、變形特點以及對材料性能的不同要求,可將汽車覆蓋件沖壓成形分為五類:深拉深成形類、脹形拉深成形類、淺拉深成形類、彎曲成形類和翻邊成形類。

1.4覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施

由于覆蓋件形狀復(fù)雜，多為非軸對稱、非回轉(zhuǎn)體的復(fù)雜曲面形狀零件，因而決定了拉深時的變形不均勻，所以拉深時的起皺和開裂是主要成形障礙。1.起皺及防皺措施

原因：覆蓋件的拉深過程中，當(dāng)板料與凸模剛開始接觸，板面內(nèi)就會產(chǎn)生壓應(yīng)力，隨著拉深的進行，當(dāng)壓應(yīng)力超過允許值時，板料就會失穩(wěn)起皺(如圖1)。

防皺措施：

解決的辦法是增加工藝補充材料或設(shè)置拉深筋。

2.開裂及防裂措施

原因：是由于局部拉應(yīng)力過大造成的，由于局部拉應(yīng)力過大導(dǎo)致局部大的脹形變形而開裂。位置:開裂主要發(fā)生在圓角部位，開裂部位的厚度變薄很大如凸模與坯料的接觸面積過小、拉深阻力過大等都有可能導(dǎo)致材料局部脹形變形過大而開裂。防裂措施：為了防止開裂，應(yīng)從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具設(shè)計多方面采取相應(yīng)的措施。

(1)覆蓋件的結(jié)構(gòu)上，可采取的措施有：各圓角半徑最好大一些、曲面形狀在拉深方向的實際深度淺一些、各處深度均勻一些、形狀盡量簡單且變化盡量平緩一些等。(2)拉深工藝方面，可采取的主要措施有：拉深方向盡量使凸模與坯料的接觸面積大、合理的壓料面形狀和壓邊力使壓料面各部位阻力均勻適度、降低拉延深度、開工藝孔和工藝切口等（如圖2）。(3)模具設(shè)計上可采取設(shè)計合理的拉深筋、采用較大的模具圓角、使凸模與凹模間隙合理等措施。

圖2工藝孔和工藝切口沖壓工藝（實例）CAE分析安全破裂起皺回彈汽車覆蓋件模具制造的發(fā)展：二十世紀(jì)中期:手工設(shè)計,手工制泥模,手工制模型樣架,手工制大量研配檢驗樣板,大量人工修磨模具.二十世紀(jì)后期:CAD設(shè)計,手工制泥模,手工制模型樣架,大量使用大型仿形銑床及大型加工設(shè)備,使用激光切割機加工研配檢驗樣板,采用研配壓力機修磨模具.二十一世紀(jì)初:采用CAD/CAM軟件設(shè)計模具,開始推行“無紙模具設(shè)計和制造”這一研究和開發(fā)項目,計算機輸入產(chǎn)品模型，生成高質(zhì)量實體模型.CAD/CAM技術(shù)的推廣已由“甩圖板”階段跨入到了深化應(yīng)用階段.

Delcam方案是使用模具鑲塊向?qū)С绦颉癉ieWizard“.該程序可自動尋找產(chǎn)品模型的分模線并自動將模塊分為合適尺寸的兩部分，自動產(chǎn)生高質(zhì)量的分模面，自動分離型芯和型腔?！癉ieWizard”技術(shù)的應(yīng)用，更大大提高企業(yè)工藝編制的效率和準(zhǔn)確性,可以對產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)進行有效的管理,提高模具設(shè)計速度和管理效率從根本上降低模具制造企業(yè)的成本.目前法國CATIA公司開發(fā)的大型CAD/CAE/CAM一體化軟件V5R17已廣泛應(yīng)用于航空汽車制造業(yè)設(shè)計,不久將用于模具制造,因一體化特性,將使模具分析、設(shè)計、制造更方便快捷.大型覆蓋件設(shè)計制造要求1.沖壓件的三維數(shù)模和產(chǎn)品圖紙為模具設(shè)計的依據(jù).2.所采用的一系列成型手段必須為沖壓件服務(wù),不允許互相干涉和重復(fù).3.模具所使用的材料及其加工必須符合沖壓件生產(chǎn)綱領(lǐng)和模具壽命要求.4.保證零件（拉延的凹模、凸模、壓邊圈、成型塊、切刀等）技術(shù)工藝可靠,定位準(zhǔn)確,操作方便、安全并且無堆焊修復(fù)缺陷.5.必須參照壓力機設(shè)備參數(shù)(臺面尺寸、閉合高度、公稱壓力、氣頂缸位置數(shù)量壓力、定位裝夾位置)設(shè)計制造模具.6.模具零部件應(yīng)定位準(zhǔn)確,考慮防松、防崩、防脫落、防翻、防沖擊等措施.7.在模具設(shè)計制造中必須考慮鑄造工藝性、加工工藝性和維修方便性.8.在模具從設(shè)計制造到驗收的過程中，應(yīng)以零件為單位建立模具檔案(缺陷風(fēng)險分析紀(jì)錄,模具設(shè)計會簽記錄，會議紀(jì)要，更改記錄,試模記錄，模具鑄件質(zhì)保書，沖壓零件檢測記錄，模具刃口材料及硬度，模具檢查記錄等)除前述覆蓋件模具設(shè)計制造要求外,還需下列特殊要求:1.要求同一自動生產(chǎn)線上的模具閉合高度盡量一致.同一件號零件的模具閉合高度必須一致.2.同一零件的整套模具送料高度必需一致（保證機械化生產(chǎn)自動取件順暢）.3.沖壓自動線都采用移動工作臺裝夾模具.所以設(shè)計模具時必須在所有氣墊頂棒都放置的情況下移動工作臺能正常工作.制造工藝復(fù)雜.(立體曲面,精度光潔度要求高)模具調(diào)整較復(fù)雜.(形狀復(fù)雜,落料尺寸修邊尺寸需試驗才能決定)輪廓尺寸大,需要有大型加工設(shè)備.生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作復(fù)雜.一個汽車覆蓋件零件,往往需通過數(shù)套沖模沖壓才能完成.而這套沖模,一方面其形狀都要符合于同一主模型另一方面各套沖模在制造工藝上有一定依賴關(guān)系.一個汽車覆蓋件各套沖模的一般制造順序是:拉延?！羞吥！吥！捱呎湍?

拉延模是關(guān)鍵.原因是:下道工序的模具必須用它的沖件作為立體樣板,進行制造，能否沖壓出合格產(chǎn)品拉延是萬事開頭難的第一關(guān).例如GC-1轎車側(cè)圍外板,除落料在開卷落料線完成外,還需4套沖模完成,其4套沖模的工序關(guān)系為拉延--切邊沖孔--整形沖孔翻邊--整形翻邊。精度要求高的模具需要使用高精度的數(shù)控機床加工，而且模具材質(zhì)、成形工藝都有嚴(yán)格要求，還需使用CAD/CAE/CAM模具技術(shù)去設(shè)計、分析.制造廠家應(yīng)具備數(shù)控加工中心、電火花、線切割機床及數(shù)控仿型銑設(shè)備，高精度磨床，高精度三座標(biāo)測量儀，計算機設(shè)計及相關(guān)軟件等.一般大型汽車身覆蓋件模具要考慮機床是否有壓邊機構(gòu)，甚至邊潤滑劑、多工位級進等.除沖壓噸位外還要考慮沖次、送料裝置、機床及模具保護裝置等.因汽車行業(yè)的迅速發(fā)展,汽車生產(chǎn)自動化程度越來越高,液壓壓力機,雙動壓床已遠遠跟不上批量沖壓件生產(chǎn)需要.目前汽車廠沖壓件生產(chǎn)均采用大臺面單動多連桿機械壓力機.而大部分汽車沖壓件由于成型時有特殊要求,因而誕生了許多汽車模具新工藝:斜鍥切邊,斜鍥沖孔,斜鍥翻邊,汽缸旋轉(zhuǎn)翻邊以及氣輔成型，氮氣缸等先進的工藝.工藝補充工藝補充是拉延件不可缺少的組成部分，是指為了順利拉延成型出合格的制件，而在沖壓件的基礎(chǔ)上所添加的那部分材料，用以滿足拉延、壓料面和修邊等工序的要求。這部分材料僅僅是沖壓成型需要而不是零件所需要的，故在拉延成型后的修邊工序中需將工藝補充切除掉。大多數(shù)汽車車身覆蓋件都需要添加工藝補充后才能設(shè)計成能拉延成型的沖壓件，這是覆蓋件沖壓工藝設(shè)計的重要內(nèi)容，也是與普通簡單拉延件拉延工藝設(shè)計的主要不同點。工藝補充部分有兩大類：外部工藝補充、內(nèi)部工藝補充。工藝分析

外部工藝補充——壓料面壓料面是指板料在凹模圓角以外的法蘭部分，工件本體部分或工藝補充部分組成，其應(yīng)是平面或曲率較小的曲面，不允許有大的起伏或拐點在拉延成型過程中，壓料面的材料被逐漸拉入凹模型腔內(nèi)，轉(zhuǎn)化為覆蓋件形狀。壓料面與凸模形狀保持一定幾何關(guān)系，保證在拉延過程中板料處于張緊狀態(tài)，并能平穩(wěn)地包攏凸模，防止起皺破裂。覆蓋件拉延成型時，在壓料面上敷設(shè)拉延筋或拉延檻，對改變進料阻力，調(diào)整進料速度使之均勻和防止起皺具有明顯的效果。敷設(shè)拉延筋的主要作用：（1）增加局部區(qū)域的進料阻力，使整個拉延件進料速度達到平衡狀態(tài)。（2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力，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。拉延筋的斷面形狀為半圓形，拉延檻的阻力更大，它多用在深度淺的拉延件上。拉延筋發(fā)動機蓋拉延工序

凹模壓邊圈凸模導(dǎo)向裝置導(dǎo)向裝置車身側(cè)圍結(jié)構(gòu)分析沖孔工藝過程：沖孔模結(jié)構(gòu)分析方孔凸模方孔凹模異性孔凸模

模具的工作過程：凸模滑塊斜楔行李箱蓋切邊工藝分析切邊工藝分析：結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析切邊模的類型按切邊面形狀：平面切邊模、曲面切邊模按切邊方向分：垂直切邊模——是指切邊凸（凹）模沿垂直方向作上下運動的切邊加工。垂直切邊所用模具結(jié)構(gòu)簡單、廢料處理也比較方便。水平切邊?！侵盖羞呁梗ò迹┠Ｑ厮椒较蜻\動的切邊加工。凸（凹）模的水平方向運動可以通過斜楔機構(gòu)或通過模具上加裝水平方向運動的液壓缸來實現(xiàn)。傾斜切邊?！侵盖羞呁梗ò迹┠Ｑ嘏c垂直方向成一定角度的方向運動的切邊加工。凸（凹）模的傾斜方向運動可以通過斜楔機構(gòu)或通過模具上加裝傾斜方向運動的液壓缸來實現(xiàn)。行李箱蓋整形工藝分析整形工藝分析：整形模結(jié)構(gòu)分析整形模結(jié)構(gòu)分析動畫演示部