《车身冲压工艺辅助手册.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车身冲压工艺辅助手册.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,车身冲压工艺辅助手册,2,0 概述,为降低零件后期成形风险和开发成本，缩短零件开发周期，提高设计工艺意识和零件设计水平，特编制此手册，用来辅助车身设计优良产品。本手册从模具结构，冲压工艺与零件设计概述和典型零件工艺案例等几方面进行阐述，以期达到上述目的。,0.1 冲压常用术语1,冲压方向：冲压力作用的方向。,冲压：冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性变形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。,拉延：把板料毛坯成形制成各种开口空心零件的工序。,修边：将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状的工序。,翻边：把板材半成品的边缘沿一定的曲线按一
2、定的曲率成形成竖立的边缘的工序。,整形：为了提高已成形零件的尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法。,包边：作为冲压加工的一种，在外板上涂抹 Sealer或者黏着剂后在内侧放置内板，利用一定的压力和设备将外板的法兰边翻折的操作。,3,0.2 冲压常用术语2,破裂：拉伸类成形工艺的失效形式，分为胀形破裂和扩孔翻边破裂。,起皱：毛坯在成形过程中受到不均匀变形而使成形局部与标准面不能吻合的现象。,回弹：板料塑性变形时伴随弹性变形，当去掉外力时，将立即发生弹性变形的恢复，使变形程度发生变化的现象。,毛刺：在制件冲裁截面边缘产生的竖立尖状凸起物的现象。,板件在成型过程中除以上几种风险外，还可能存在拉
3、毛，缩颈（暗裂），扭曲，以及模具结构设计困难等方面的缺陷。更多冲压术语见附件冲压术语。,冲击线和滑移线：冲压成形过程中，模具冲击板料，在冲压件表面形成轮廓印痕，该印痕随冲压行程的进行而与模具轮廓发生的相对位移，通常出现在凹模及压边圈处称为冲击线，出现在凸模圆角处称为滑移线，有时也称双轮廓等。,4,第一章 冲压模具结构简介,冲压模具从功能上一般分为落料模、拉延模、修边冲孔模、翻边整形模、斜楔模，压合模。,模具制作过程简述,5,1.1 拉延模具结构简介,一般来说，拉延模具分为单动拉延和双动拉延两种结构类型。,单动拉延模,双动拉延模,单动拉延模工作过程：,顶杆顶起压料圈（向上运动）放置板料凹模接触板
4、料（向下运动）凹模与压料板接触压住板料（向下运动）凹模与凸模接触使板料成形（向下运动）拉延结束凹模升起压料板升起（退料作用）取走板料,6,单动拉延模结构实例,凸模,凹模,压料圈,7,修边模工作过程：,1.2 修边冲孔模具结构简介,修边冲孔模具,下模放置板料压料板接触板料（向下运动）压料板与下模配合压住板料（向下运动）修边上模刀块接触板料并开始工作（向下运动）修边结束（上下刀块参与）上模升起压料板升起（退料作用）取走板料,8,修边冲孔模具结构实例,修边下模,修边下模刀块,修边上模,废料滑板,修边上模刀块,压料板,9,1.3 翻边整形模具结构简介,下翻边整形结构,上翻边整形结构,翻边整形模工作过程
5、：,下模放置板料压料板接触板料（向下运动）压料板与下模配合压住板料（向下运动）翻边整形上模刀块接触板料并开始工作（向下运动）翻边整形结束（凸凹模参与）上模升起压料板升起（退料作用）取走板料,10,翻边整形类型,11,翻边整形模具结构实例,翻边整形下模,翻边整形凸模,翻边整形上模,压料板,翻边整形凹模,12,1.4 斜楔模具结构简介,水平斜楔,倾斜斜楔,一般的斜楔都是这种水平斜楔，生产方式为倾斜零件垂直方向上加工。,在水平斜楔，不能加工时用。,上模,下模,压料板,驱动块,滑块,斜压料板,下模,凹模,凸模,水平斜楔工作过程：,下模放置板料压料板接触板料（向下运动）压料板与下模配合压住板料（向下运动
6、）驱动块作用滑块（水平运动）斜压料板接触并压住板料（水平运动）斜楔工作镶块开始斜翻（凸凹模参与）斜翻工作结束上模升起压料板升起（退料作用）滑块回退复位取走板料,13,吊楔,组合斜楔,加工方向倾斜太大，普通倾料斜楔无法加工时用。操作性好，另外适合多工位规格。但刀具的对合困难，所以不适合切边加工。,在取零件时，移动加工部位的凸模即可取出零件。但要注意，组合式凸模的强度，动作同步，零件定位。,压料板,驱动块,滑块,下模,凹模,凸模,下模,上模,压料板,驱动块,滑块,凸模,凹模,请关注下示意图的可行性，如此图：如何脱料,14,斜楔模具结构实例,15,1.5 压合模具结构简介,压合模具结构实例,下模,上
7、模,压合工作镶块,压料机构,压合工艺是一种将零件上冲压产生的上翻边或下翻边压平后，使零件的内、外板连接在一起的装配工艺。通过包边前在外板上涂敷结构胶，保证装配后合件的机械强度。,16,压合种类,17,1.6 落料模具结构简介,落料模具结构,落料模具结构实例（侧围外板）,排样：是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。,搭边：排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料。在保证零件质量和模具寿命的情况下，搭边值越小，材料利用率越高。,排样实例：,(1)顶横梁类（前顶，中顶）,排样图,18,排样实例：,(2)顶边梁类（前顶，中顶）,合件拉延,排样图,(3)前风挡横梁类,排样图,(4)前竖板类,
8、排样图,19,排样实例：,(5)A柱加强板类,排样图,(6)B柱加强板类,排样图,(7)C柱/D柱加强板类,排样图,20,排样实例：,(8)水箱横梁类,排样图,(9)发盖内外板类,排样图,(10)纵梁类,排样图,21,第二章 冲压工艺与零件设计概述,冲压方向确定原则,尽量保证拉延深度最低，便于成形,确保拉延无负角,保证无滑移线、冲击线等问题的出现。,便于后序的工艺排定,尽量有利于材料利用率的提升,2.1 冲压方向确定原则,注:一般说来，对于侧围外板，翼子板，机罩内外板，背门外板，行李箱内外板，门内外板，拉延冲压方向一般在车身摆线（X或Y轴）方向310之间，除拉延和修边序外后序一般采用车身摆线方
9、向。一般的，内板件和梁类件在设计过程中，可以暂把主面的料厚线所示的方向看作冲压方向。若偏差较大时，尽量以拉延深度最低的方向作为冲压方向。以下举例说明：（图示线条为主截面，或局部特殊形状影响冲压方向确定的截面）,A,冲压方向,冲压方向,B,C,冲压方向,冲压方向,冲压方向,D,E,22,例：,拉延负角：在冲压方向上，零件局部形状内凹，形成负角.,2.2 拉延冲压问题及解决方案,解决方案：按2.1所述确定冲压方向，前期设计可按2.1注释来暂定冲压方向，通过增大拔模角度或修改局部 形状，确保拉延无负角。,尖点开裂：在冲压方向上，零件局部形状急剧变化，在变化交接处形成尖点，成形时容易开裂。,解决方案：
10、球化尖点，或者在急剧变化处做成斜三角面相接。,左前大灯横梁,上图所示面存在冲压负角,解决措施,例：,水箱横梁加强板,左前纵梁后部加强板,建议说明此项最好由专业人员来判断,23,例：,侧壁开裂：由于侧壁深度过深，拔模角度过小等原因，使得板件线长增大，超过其极限时，产生破裂。,解决措施,例：,侧围外板,增加凸台，优化形状,其实质在于减少成形线长,解决方案：通过增大侧壁拔模角度或增大顶部(或底部)圆角，有时需改变局部形状来解决问题。,特殊的，对于零件内部直壁形状（即拔模角度在冲压方向上为0时,例如侧围加油处形状)，材料强度在B340LA（包含）直壁直线段长度不得大于5mm，低于B340LA时，直线段
11、长度不得大于10mm。特别的，对于侧围加油口处，直壁形状最好不要超过7mm。当然，以上依据是根据经验总结而来，只起辅助性作用，不作为结论使用。开裂问题影响因素很多，具体问题需具体分析。,侧围局部形状,TN=(L1-L)/L,TN:变薄率L1：变形后的线长（图示红线线长）L:变形前线长（图示蓝色线长）,TN:变薄率L1：变形后的线长（图示红线线长）L:变形前线长（图示蓝色线长）,TN:变薄率L1：变形后的线长（图示红线线长）L:变形前线长（图示蓝色线长）,方法：变薄率与附件中相对材料极限变薄率相比较，超出的则有开裂风险。,注：绝大多数零件内部有侧壁时均可采用此公式进行预判断，但对于侧壁拔模角度小
12、于10，甚至是直壁时此公式误差教大，需具体分析才可判断。,一般的，对于零件内部侧壁形状开裂与否可通过线长变薄率计算公式进行预判断。,24,例：,凸台/凹槽开裂：当凸台/凹槽形状使得板料变形超出其成形极限时，产生破裂的现象。,解决措施,后围板内板局部,降低凸台高度5mm,解决方案：通过增大侧壁拔模角度或者降低台面高度，或者增大凸台区域，来解决问题。,20%是一般经验值，准确值见附表：,一般的，对于零件内部凸台/凹槽形状开裂与否可通过线长平均变薄率计算公式进行预判断。,修正方案建议增加放大拔模角度，因为很多时候面的高度修改的可能性不大，同时也给设计人员多一个修正方案。,25,例：,解决方案：减缓形
13、状变化趋势或者在形状急剧变化处（变化处的大圆角面）增加吸料筋（一般3-5mm深）。,解决措施:加筋或者减缓形状变化趋势,拉延起皱：由于局部形状变化急剧，板料流动无法控制，成形失稳，产生起皱现象。,增加35mm深吸料筋。,第一种情况（无法兰边）：盒形件拉伸侧壁易产生变形，起皱现象。,解决措施:,侧壁部位加成形筋,第二种情况（有法兰边）：盒形件拉伸圆角底部易产生变形，起皱现象。,解决措施:,圆角底部加吸皱筋或者增大圆角变化趋势（一般来说R120时可有效改善起皱),例：,左后门槛内板,前门内板局部形状,特别的，对于盒形件的拉伸在侧壁或者两侧壁交接的圆角处容易产生起皱，从而影响产品质量。,26,外板冲
14、击/滑移线：凸模或凹模特征线与板料之间产生滑动，所形成的不合格的线状。,最小圆角：零件在偏置料厚后，最小圆角最好大于R2mm。这样有助于模具的加工和制造。,外板件对冲击/滑移线问题要求比较严格，在造型/产品设计时，可按如下方向考虑：,1.特征线圆角半径R15t(t：料厚）时，滑移线问题不明显,可有效控制。,2.侧壁过高时（H 100mm），易产生冲击线，可考虑另起台阶加以优化。,3.特征线尽量均匀缓慢变化，不可急剧变化。,27,修边冲孔的规定,2.3 修边冲孔冲压问题及解决方案,斜面部位的切边要想顺利切割必须满足以下各条件。,满足斜面修边的最小角度，根据右图所示：,2）正修时允许修边的最大倾斜
15、角，根据下图所示,28,3）冲孔时最大冲裁角度的规定（图中的角度指冲压方向与面法向的夹角）,一般来说，尽量不设计直径D3以下的孔，这涉及到冲头的强度（寿命）。如无法避免，尽量保证可以在2以下直冲。,1）侧壁边界/孔时，原则上不允许孔边界变化急剧（外凸或内凹），特别是在冲压方向下边界不允许藏在形状下，致使无法修边/冲孔。如下图1：,零件边界和孔设计时应考虑的因素：,2）两孔之间的距离L以及孔边距L1尽量保证5mm。,图1,图2,L 5mm,L1 5mm,图1截面图,方案：红或蓝线条修改边界,3）零件和冲孔边界最好不要设在圆角上，一般要求距离圆角3mm以上。,4）考虑到工序限制，对于零件上孔较多时
16、，孔的法线方向能做成一致的尽量做成一致，有困难时，可调整在10以内。,4）冲孔底部制件形状在冲压方向上不应有负角，阻碍制件的取出。,29,翻孔高度,2.4 翻边整形冲压问题及解决方案,对于翻孔极限高度有以下经验公式：,特别的对于翻方形孔时，一般应在四角翻边上开工艺缺口，直边保证23mm，以防开裂发生。,：翻孔极限高度,D：翻孔直径,r：翻孔圆角,K：翻口系数,根据经验值K=0.75,可知：,=D/8+0.43r,例：翻一个D20，r6的孔，其翻孔极限高度,=D/8+0.43r,=D/8+0.43r,=20/8+0.43*6=5.08,修改前,修改后,30,翻边高度（垂直）,翻边分为延伸翻边和压
17、缩翻边：,延伸率和压缩率计算方法：,当超出以上翻边高度时须在R根部之间追加缺口，缺口形式如下：,在保证焊接（涂装）边后，缺口开在圆角中间，H需保证上述要求，但最小不应小于2mm，角度=30。,31,外板的包边区域,2.5 包边工艺和要求简介,沿周最小尺寸为4mm,产品包边定义,形状变化的包边周边情况,注：带有形状变化的区域应限制考虑使用的四周包边（如槽形，光亮线，门腰线，四拐角），一般的方法是在形状变化很大的过渡区避免使用包边工艺（可采用直翻边，侧翻顺带）。,水滴造型（内板无翻边）,32,高强度钢定义,2.6 高强度钢成形优化方向简介,高强度钢定义因应用范围、区域、模具和工艺水平不同而有所差异
18、。一般的屈服强度在250Mpa550Mpa为高强度钢板，550Mpa以上为超高强度钢板。提高车身高强度钢板应用率是汽车轻量化，节能化和绿色化的主流趋势所决定的。,高强度钢板在车身的应用情况,高强度钢板成形特点,1.高的抗拉强度，成形力随着抗拉强度的增加而增加；2.含碳量和合金元素的增加，降低了材料的成形性能；3.高的抗拉强度，回弹量也相应增加了；4.深拉伸时，高的成形力和变形量，将增加起皱的可能性。,高强度钢板零件设计优化方向,1.消除零件上突变凸台：,2.尽量加大零件圆角：,3.避免零件上局部涨型：,4.避免零件上截面线长急速变化：,5.零件上预防回弹可用翻边面上加台阶和筋等方法：,不能为使用高强度钢而使用高强度钢。,33,第三章 典型零件工艺问题案例,侧围外板,翼子板,注：1，以上案例参考值只做优化方向，不做为必要条件。形状各异，造成成形性和工艺性也不尽相同，具体问题还需具体分析。2，其余大件如门，顶盖等难点较少，在这就不做介绍，在以后的项目中对碰到的典型问题再做统计。,34,THE END 谢谢！（乘研三院-车身部-建模科）,
