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1、1,2023/3/11,发展趋势,材料知识,模具知识,质量知识,工艺知识,目录,2,2023/3/11,讲 解 模 块,3,2023/3/11,一、工艺知识-冲压工艺流程,冲压工艺流程,冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。,冷冲压的定义,原材料（板料和卷料）入库开卷线大件清洗涂油、小件开卷剪切冲压生产线安装模具、调试首件合格投入批量生产合格件防锈入库,冷冲压的基本分类,冷冲压概括起来分两大类：分离工序和成形工序,4,2023/3/11,一、工艺知识-冷冲压的特点,冲压加工方法的特点,1)冲次快，效率高，特别是
2、大量生产其效率尤其显著；,2)冲压加工能获得较为复杂的几何形状和尺寸；,3)材料利用率高，是一种无切削加工，只有少量的切边废料；,4)操作简便，省时省力，容易掌握；,5,2023/3/11,一、工艺知识-冷冲压分类,1、分离工序：是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限b以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要落料、冲孔、切断、修边等。,6,2023/3/11,一、工艺知识-冷冲压分类,2、成形工序：是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限s，但未达到强度极限b，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有拉延、翻边、整形、翻孔、弯曲等
3、。,7,2023/3/11,一、工艺知识-拉延工艺,2.1 拉延：利用模具使平面毛坯变成为开口的空心零件的冲压工艺方法。,8,2023/3/11,一、工艺知识-拉延工艺,拉延分双动拉延(A)和单动拉延(B、C）,9,2023/3/11,一、工艺知识-各工序代号及名称,各工序代号及名称,与冲压相关的英文,10,2023/3/11,一、工艺知识-冲压工艺编制,以某车型翼子板为例,规划生产线信息,输入,分析,、平面孔数、位置,、负角检查形 状、深度,3、纵壁孔数、位置,4、修边条件检查,11,2023/3/11,一、工艺知识-冲压工艺编制,侧冲孔,直冲孔,整形,45,确认孔与孔的加工方式是否有干涉，
4、如干涉就要分序,翻边,侧冲孔,如果轮罩处有向内的翻边需要研讨5工序,模具结构是否能实现,12,2023/3/11,一、工艺知识-冲压工艺编制,1、Blank,翼子板的最终工法,2、Draw(S/A),3、Trim Cam Trim Sep,4、Flange Restrike Cam Form,5、PI Cam PICam Form,13,2023/3/11,一、工艺知识-DL图,DL图-Die Layout图 又称工法图,DL图决定如下内容,2、模具的结构复杂程度及合理性,1、冲压件质量能否保证,3、模具系数即冲压件的工序数,4、冲压车间的物流规划,5、冲压生产线的负荷,6、材料利用率指标,1
5、4,2023/3/11,一、工艺知识-DL图,DL图包括的内容,1、冲压工艺流程图,1、冲压件的工序数。,3、每工序的上料方向及冲压方向。,4、冲压件的工艺路线及毛坯尺寸。,2、每工序的完成的内容。,15,2023/3/11,一、工艺知识-DL图,2、制件主左俯视图及断面细节分析,1、各工序间冲压方向的 旋转角度。,2、复杂部位的成形细节。,3、侧冲侧修的斜楔角度。,3、冲压废料流向图,清楚表示两次或多次修边废料的流向问题,16,2023/3/11,一、工艺知识-DL图,4、C/H孔、C/P点坐标表及各工序工作内容表示线,17,2023/3/11,一、工艺知识-冲压工艺编制,工艺编制的简单原则
6、,1、在保证满足要求的前提下，能采用成形工艺不采用拉延工艺，能采用开口拉延的制件不用闭式拉延；采用浅拉延工艺能满足要求不采用深拉延工艺。,从成本的角度考虑,2、冲压工艺编制要考虑车型的规划纲领。,从材料利用率的角度考虑,3、冲压工艺编制要考虑生产线的要求。,从生产的角度考虑,18,2023/3/11,工艺编制的简单原则-加落料工序,一、工艺知识-冲压工艺编制,A、同一零件的不同部位宽度差别超过30%左右时考虑加落 料模，否则成型困难。B、提高材料利用率。C、成型前的板料相对于成型后的零件有大面积未参与成 型。,19,2023/3/11,一、工艺知识-模具尺寸的预估,拉延模,20,2023/3/
7、11,修边冲孔翻边整形,一、工艺知识-模具尺寸的预估,备注：模具高度根据工艺路线的压机参数确定，修边冲孔类模具同时考虑废料的排出需要。,21,2023/3/11,一、工艺知识-模具重量的预估,模具重量 L W H 比重 K,备注：L/W/H单位要统一且为国际制单位,模具重量是模具发包估算价格的重要依据。,22,2023/3/11,二、质量知识-缺陷及产生原因,冲压常见缺陷及产生原因,1、落料冲孔（修边）,缺陷：毛刺过大、变形、表面划伤、尺寸不符、少孔等。(1)毛刺过大凸凹模间隙过大或过小,刃口磨损,导向精度差,凸凹模位置不同心等(2)变形孔距太小,压料板与凹模型面配合不好,间隙过大等；(3)表
8、面划伤操作时有拖、拉等现象；板料在剪切 过程中划伤等；(4)尺寸不符上料不到位,定位装置损坏或松动，位置窜动等；(5)少孔冲头折断,冲头长度不够等；,23,2023/3/11,二、质量知识-缺陷及产生原因,冲压常见缺陷及产生原因,2、拉延 缺陷：拉裂、起皱、表面拉伤、波浪、鼓包、凹坑、麻点等。(1)拉裂凸凹模R角半径过小，压边力过大，材料成形 性能差或材料尺寸偏大，凸凹模间隙小，润滑不当，定位不准，凸凹模R 角或拉延筋不顺、拉毛等。(2)起皱凸凹模R角半径过大，压边力过小，材料尺寸 偏小；凸凹模间隙太大；润滑过甚；定位不准；拉延筋 布置不良，高度不够等。,24,2023/3/11,二、质量知识
9、-缺陷及产生原因,冲压常见缺陷及产生原因,2、拉延 缺陷：拉裂、起皱、表面拉伤、波浪、鼓包、凹坑、麻点等。(3)表面拉伤模具工作表面有伤痕,材料表面有缺陷,润 滑油中有杂质或废屑等。(4)波浪、鼓包、凹坑、麻点压边力小，润滑不当、模具 型腔脏，材料表面脏，透气孔堵塞，模具型面不平、润 滑油脏等。,25,2023/3/11,冲压常见缺陷及产生原因,3、翻边缺陷：翻边不垂直、翻边高度不一致、翻边拉毛等。(1)翻边不垂直凸凹模间隙过大。(2)翻边高度不一致凸凹模间隙不均匀,定位不准,落料 件尺寸不准。(3)翻边拉毛刃口有伤痕,零件表面有杂质,刃口硬度太低;(4)翻边裂修边时毛刺大,凸凹模间隙太小,翻
10、边处形状有 突变。,二、质量知识-缺陷及产生原因,26,2023/3/11,二、模具知识-概述,模具是冲压生产的基础，也是一种成本很高的工装,车型开发费用的五分之一会投在模具开发上；模具的制造水平直接影响到了产品的质量和企业的经济效益。,概述,27,2023/3/11,二、模具知识-模具类型介绍,模具类型介绍,目前,汽车覆盖件模具主要类型包括：落料模、拉延模、修边冲孔模、斜楔修边冲孔模、翻边、整形模等。,28,2023/3/11,二、模具知识-模具结构,模具结构,一般模具的组成1、工作零件包括凸模和凹模等零件。2、定位零件主要包括挡料销、定位销、侧刃等零件。3、压料、卸料、顶料零件主要包括卸料
11、板、顶料器、气动顶料装置等零件。4、导向零件包括导柱、导套、导板等零件。5、支持零件包括上、下模板和凸凹模固定板等零件。,29,2023/3/11,模具结构,二、模具知识-模具结构,一般模具的组成6、紧固零件包括内六角螺钉、卸料螺钉等零件。7、缓冲零件包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等。8、安全零件及其它辅助零件主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制器、上下料架、废料滑槽、起重棒、吊耳等。,30,2023/3/11,二、模具知识-模具结构,模具结构,一般模具的组成安全侧销：主要作用是防止上模压料板紧固螺钉松动或断裂，导致压料板落下，造成人员、工装的重大损失。存放限制器：主要作用是防止模
12、具弹性元件长期受压而失效和防止刃口长期接触影响刃口的寿命。（一般采用氮气弹簧）工作限制器：主要作用是限制凸凹模的吃入深度。,31,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理技术,为提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，各种模具表面处理技术被广泛应用，通过改变模具表层的成分、组织、性能，从而大幅度地改善和提高模具的表面性能。如硬度、耐磨性、摩擦性能等其他性能，从而实现模具寿命的提高。,表面处理技术的分类,模具表面处理技术,32,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理技术,TD模具表面处理技术,TD表面覆层处理技术是热扩散法碳化物覆层处理(Thermal Diffusion Coat
13、ing Process)的简称。1972年由日本(株)丰田中央研究所开发出来的 1973年日本TOYOTA及美国的其它汽车公司开始将这项技术应用于汽车模具中 其原理是:将工件置于硼砂(或其他)熔盐的混合物中,通过高温热扩散作用,在工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物覆层。目前国内外应用最广的是碳化钒(VC)覆层，由于这些碳化物具有很高的硬度(HV=28003200)和更严密的组织,所以经过 TD 处理的汽车模具性能大幅提高,具有极高的耐磨性、抗咬合性(拉伤)、耐蚀性；据资料统计:日本大批量生产的模具,85%以上是经过 TD 处理的。,33,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理
14、技术,TD处理的工艺流程,外观及尺寸检查(外观有无缺陷、测量镶块尺寸便于吊装）打磨、抛光（打磨缺陷、有特殊时进行抛光）脱脂及 装吊（去除工件表面油脂、将工件装到工件架上）零件 预热（改变基体组织结构及减少工件的变形）TD 覆层 处理（处理温度850-1100、采用硼砂盐浴）淬火（提高基体的力学性能、获得必要的硬度）回火（消除工件的应力）清理(洗)（去除工件表面的硼砂盐）抛光（去除工件表面的氧化物及粘附物）检验。,34,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理技术,TD处理的条件,模具TD处理获得良好处理品质的三个前期条件：,1、模具材料条件,国产材料务必区分Cr12Mo1V1、Cr12M
15、oV、Cr12!,35,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理技术,2、模具前期热处理条件,精加工,热处理,合模,TD处理,装配,前期热处理要求：真空淬火处理，必须是高温淬火高温回火；如果对TD处理后尺寸要求很精密的模具，前期热处理必须由和胜公司处理,36,2023/3/11,二、模具知识-模具表面处理技术,3、TD处理前模具机械加工要求,避免焊接、补焊，尤其不同种材质焊接；避免内尖角、直角，保证3-5以上的R角加工；避免孔壁过薄；避免前期热处理开裂；模具工作面抛光Ra0.8以下；,4、TD处理后的品质标准,旧膜模具需要TD处理，则需要知道原旧膜表面处理种类（TD、CVD、PVD、镀铬
16、）,37,2023/3/11,二、材料知识-板材分类,板材的分类,1、板材是指各种形状的半成品，如：薄板、中板、厚板、窄带材、带材等。2、按生产方法分类：热轧钢板、冷轧钢板3、按表面特征分类:镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）、镀锡板、复合钢板、彩色、涂层钢板4、按用途分类:桥梁钢板、锅炉钢板、造船钢板、装甲钢板、汽车钢板、屋面钢板、结构钢板、电工钢板（硅钢片）、弹簧钢板及其他5、按厚度分：厚板（4MM以上）、中板（3-4MM）、薄板（3MM 以下）,38,2023/3/11,二、材料知识-钢板生产流程,39,2023/3/11,二、材料知识-力学性能指标,强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的
17、能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。,力学性能指标,屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号s 表示，单位为MPa。一般的，材料达到屈服强度，就开始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。,抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号b 表示，单位为MPa。,40,2023/3/11,二、材料知识-力学性能指标,力学性能指标,应变强
18、化指数n：钢材在拉伸中实际应力应变曲线的斜率。其物理意义是，n 值高，表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区，而使应变分布较为均匀，减少局部变形集中现象，因此,n 值对拉延胀形非常重要。,塑性应变比r 值：r值表示钢板拉伸时，宽度方向与厚度方向应变比之比值。r值越大，表示钢板越不易在厚度方向变形（越不容易开裂），深冲性越好。,41,2023/3/11,讨 论 模 块,42,2023/3/11,二、材料知识-材料牌号命名方法,43,2023/3/11,二、材料知识-钢板的失效,汽车冲压钢板通常会发生时效，导致屈服强度上升，伸长率下降，加工过程中可能产生桔皮，表面粗糙等缺陷，因此需规定各牌
19、号的拉伸应变痕保证时间。,低碳钢板失效的一般现象：时效失效和表象失效,时效失效：由于时效的影响，钢板及钢带的力学性能会随着储存时间的延长而变差，如屈服强度和抗拉强度的上升，断后伸长率的下降，成形性能变差、出现拉伸应变痕等失效。,表象失效：由于存储不当，造成钢板受潮生锈、外力破损、外力变形等失效；由于钢厂轧制过程工艺控制部分不足，导致钢板表面出现凹坑、结疤、裂纹、夹杂，划伤、压痕、麻点、辊印及氧化色等影响成形性及涂、镀附着力的缺陷；钢板厚度公差超差。,44,2023/3/11,二、发展趋势-自动化线及设备方面,传统的冲压设备采用单机连线的生产方式,缺乏灵活性是这一生产方式的明显缺陷,另外，压力机
20、的工作曲线不可变化，这些与车型批量大,品种变化快的发展趋势的矛盾将会日渐突显。,45,2023/3/11,二、发展趋势-自动化线及设备方面,大型多工位压力机集机械、电子、控制和检测技术为一体，可实现全自动、智能化，操作安全，生产率高，制件质量高，综合成本低，满足了汽车工业大批量生产的需要。,46,2023/3/11,二、发展趋势-自动化线及设备方面,采用伺服驱动技术的伺服压力机将液压力机的灵活性与机械压力机的高效率结合起来，同时，它在冲压过程中实现冲压运动和冲裁力的无级调节，使压力机的工作曲线与各种不同应用机匹配。,47,2023/3/11,二、发展趋势-自动化线及设备方面,图1 最简单的输送
21、系统示意图,图2 曲张式横杆输送系统示意图,图3 快速横杆式输送系统示意图,48,2023/3/11,二、发展趋势-新材料的应用,碰撞安全法则的提高特别是欧洲小型车的吸能要求耐久性要求油价的提升小发动机日受关注轻量化趋势,49,2023/3/11,二、发展趋势-新材料的应用,国外高强板料的制造技术日趋完善；板金成型技术亦有大幅度提高;,50,2023/3/11,驱动高度钢板广泛的应用,上图为日本对高强度钢板将来应用情况进行地预测,随着时间的推移更高级别的高强度钢板将得到更加广泛的应用。,二、发展趋势-新材料的应用,51,2023/3/11,汽车轻量化的要求推动了铝合金和镁合金等轻金属的应用；与
22、普通钢板制造车身相比，用铝制造车身,不但重量减轻了一半，抗腐蚀性及回收性能也更优于钢。但是，铝镁合金的应用目前还面临着很多技术瓶颈未解决，因而还未能得到普遍应用。,二、发展趋势-铝镁合金的应用,奥迪A8的全铝车身结构,52,2023/3/11,一、发展趋势-铝镁合金的应用,国际上采用的铝合金板以5000系和6000系为主，主要用于发动机罩和行李箱。,表(1)铝在发动机罩内外板应用实例,铝回收简便，近90的汽车用铝可回收并循环利用，且回收生产1吨铝较原生产1吨铝少耗能95。,53,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,激光拼焊板是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材焊接成一块整体
23、板，以满足零部件对材料性能的不同要求。,减重;增加安全性;减少零件的数量;减少汽车厂的生产流程;减少汽车厂的成本和设备投入;,激光拼焊技术的定义,激光拼焊技术可解决的问题,54,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,激光拼焊的工艺流程,55,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,激光拼焊件在车身上的分布,激光拼焊板在车身上的分布,56,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,实现车身减重的案例,减少了铰链加强板，重量有一定程度的减少,M11前纵梁，与普通焊接方式相比，重量有一定程度的减少,57,2023/3/11,板材热成形的定义板材热成形是将坯料加热到再结晶
24、温度以上某一适当温度，使板料在奥氏体状态时进行成形，降低板料成形时的流动应力，提高板料的成形性。热冲压成形工艺的优点优化零件集成，减少零部件数量，有非常显著的减重效果。,一、发展趋势-先进的制造技术,热冲压成形工艺的流程,58,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,板料热冲压成形具有以下优点,变形抗力小、塑性好、成形极限高、易于成形；能够生产具有复杂几何形状的工件，成形零件具有 良好的尺寸精度；配以合适的热处理方式，可使板料发挥其最佳的性能，为汽 车提供高质量的零部件；,某车型侧门防撞梁,某车型B柱加强板,59,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,热成形件在车身上的分布,热成形件在车身上的分布,60,2023/3/11,一、发展趋势-先进的制造技术,热冲压成形技术面临的问题,如热成形在加工过程，材料的性能随温度变化而变化，因此,必须获得不同温度下的应力应变曲线以及不同温度下材料参数，才能保证热冲压成形模拟分析的准确性。必须研究不同应变速率下热成形材料应力应变曲线，以便提高碰撞安全分析准确性；当前热成形技术应用成本较高，必须深入研究如何通过提高生产节拍、控制好加工成形的热处理降低废品率以及开发低成本的耐蚀性处理，以便降低热成形技术应用成本。,61,2023/3/11,谢谢！,
