汽車覆蓋件成形工藝及模具設(shè)計ppt課件

.,1,概述6.1覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點6.2覆蓋件沖壓成形設(shè)計工藝6.3覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計,.,2,覆蓋件的含義：覆蓋件主要指覆蓋汽車發(fā)動機和底盤、構(gòu)成駕駛室和車身的一些零件，如轎車的擋泥板、頂蓋、車門外板、發(fā)動機蓋、水箱蓋、行李箱蓋等。由于覆蓋件的結(jié)構(gòu)尺寸較大，所以也稱為大型覆蓋件。覆蓋件成形的特點：覆蓋件的主要沖壓工序有:落料、拉深、校形、修邊、切斷、翻邊、沖孔等。其中最關(guān)鍵的工序是拉深工序。,.,3,6.1覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點,6.1.1覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征（如圖6.1.1）和一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、多為空間曲面且曲面間有較高的連接要求、結(jié)構(gòu)尺寸較大、表面質(zhì)量要求高、剛性好等特點。,.,4,(a)(b)(c)(d)圖6.1.1覆蓋件的基本形狀(a)法蘭形狀；(b)輪廓形狀；(c)側(cè)壁形狀；(d)底部形狀,.,5,6.1.2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：雙動壓床；5.高強度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼板；6.覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。,.,6,6.1.3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。,.,7,6.1.4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，當壓應(yīng)力超過允許值時，板料就會失穩(wěn)起皺(如圖6.1.2)。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。,.,8,圖6.1.2覆蓋件拉深過程示意圖a)坯料放入；b)壓邊；c)板料與凸模接觸；d)材料拉入；e)壓型；f)下止點；g)卸載,.,9,2.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。,.,10,(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應(yīng)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6.1.3）。(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。,.,11,圖6.1.3工藝孔和工藝切口,.,12,6.2覆蓋件沖壓成形工藝設(shè)計6.2.1確定沖壓方向覆蓋件的沖壓工藝包括拉深、修邊、翻邊等多道工序，確定沖壓方向應(yīng)從拉深工序開始，然后制定以后各工序的沖壓方向。應(yīng)盡量將各工序的沖壓方向設(shè)計成一致。1.拉深方向的選擇(1)拉深沖壓方向?qū)畛尚蔚挠绊?2)拉深方向選擇的原則保證能將拉深件的所有空間形狀（包括棱線、肋條、和鼓包等）一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸不到的死角或死區(qū)。,.,13,如圖6.1.4a),若選擇沖壓方向A，則凸模不能全部進人凹模,造成零件右下部的a區(qū)成為“死區(qū)”,不能成形出所要求的形狀。選擇沖壓方向B后,則可以使凸模全部進人凹模,成形出零件的全部形狀。圖6.1.4b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面確定的拉深方向,若改變拉深方向則不能保證90角。,圖6.1.4拉深方向確定實例,.,14,有利于降低拉深件的深度。拉深深度太深,會增加拉深成形的難度,容易產(chǎn)生破裂、起皺等質(zhì)量問題；拉深深度太淺,則會使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形，覆蓋件剛度得不到加強。盡量使拉深深度差最小。以減小材料流動和變形分布的不均勻性（如圖6.1.5）。保證凸模開始拉深時與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應(yīng)盡量靠近沖模中心（如圖6.1.6）。,.,15,圖6.1.5拉深深度與拉深方向,.,16,a)b)c)d)圖6.1.6凸模開始拉深時與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖,.,17,2.修邊方向的確定及修邊形式(1)修邊方向的確定所謂修邊就是將拉深件修邊線以外的部分切掉。理想的修邊方向:是修邊刃口的運動方向和修邊表面垂直。(2)修邊形式修邊形式可分為垂直修邊、水平修邊和傾斜修邊三種，如圖6.2.6所示。,.,18,圖6.2.6修邊形式示意圖a)垂直修邊b)水平修邊c)傾斜修邊,.,19,3.翻邊方向的確定及其翻邊形式（1）翻邊方向的確定翻邊工序?qū)τ谝话愕母采w件來說是沖壓工序的最后成形工序，翻邊質(zhì)量的好壞和翻邊位置的準確度，直接影響整個汽車車身的裝配和焊接的質(zhì)量。合理的翻邊方向應(yīng)滿足下列兩個條件：翻邊凹模的運動方向和翻邊凸緣、立邊相一致；翻邊凹模的運動方向和翻邊基面垂直。（2）翻邊形式按翻邊凹模的運動方向，翻邊形式可分為垂直翻邊、水平翻邊和傾斜翻邊三種(如圖6.2.8)。,.,20,.,21,6.2.2拉深工序的工藝處理工藝處理的內(nèi)容包括：確定壓料面形狀、工藝補充、翻邊的展開、沖工藝孔和工藝切口等內(nèi)容，是針對拉深工藝的要求對覆蓋件進行的工藝處理措施。1.工藝補充部分的設(shè)計為了實現(xiàn)覆蓋件的拉深，需要將覆蓋件的孔、開口、壓料面等結(jié)構(gòu)根據(jù)拉深工序的要求進行工藝處理，這樣的處理稱為工藝補充。如圖6.2.9中的工藝補充。工藝補充設(shè)計的原則：（1）內(nèi)孔封閉補充原則（為防止開裂采用與沖孔或工藝切口除外）；（2）簡化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則（如圖6.2.10）；（3）對后工序有利原則（如對修邊、翻邊定位可靠，模具結(jié)構(gòu)簡單）。,.,22,圖6.2.9工藝補充示意圖,.,23,a)b)c)a)簡化輪廓形狀；b)增加局部側(cè)壁高度；c)簡化壓料面形狀圖6.2.10簡化拉深件結(jié)構(gòu)形狀,.,24,2.壓料面的設(shè)計壓料面是工藝補充部分組成的一個重要部分，即凹模圓角半徑以外的部分。壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不皺，而且應(yīng)盡量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保證拉入凹模里的材料不皺不裂。因此，壓料面形狀應(yīng)由平面、圓柱面、雙曲面等可展面組成，如圖6.2.12、6.2.13所示。確定壓料面形狀必須考慮以下幾點：（1）降低拉深深度圖6.2.14所示是降低拉深深度的示意圖。（2）凸模對毛坯一定要有拉伸作用只有使毛坯各部分在拉深過程中處于拉伸狀態(tài)，并能均勻地緊貼凸模，才能避免起皺，如圖6.2.15。,.,25,圖6.2.12壓料面形狀1-平面；2-圓柱面；3-圓錐面；4-直曲面,.,26,圖6.2.13壓料面與沖壓方向的關(guān)系1-壓邊圈；2-凹模；3-凸模,.,27,.,28,3.工藝孔和工藝切口在制件上壓出深度較大的局部突起或鼓包，有時靠從外部流入材料已很困難，繼續(xù)拉深將產(chǎn)生破裂。這時，可考慮采用沖工藝孔或工藝切口，以從變形區(qū)內(nèi)部得到材料補充。如圖6.1.3所示。工藝孔或工藝切口必須設(shè)在拉應(yīng)力最大的拐角處，因此沖工藝孔或工藝切口的位置、大小、形狀和時間應(yīng)在調(diào)整拉深模時現(xiàn)場試驗確定。,.,29,.,30,4.覆蓋件拉深件圖的繪制（1）拉深件圖的要求按照拉深件的沖壓位置繪制,而不是像產(chǎn)品圖那樣按照零件在車身上的裝配位置來繪制。拉深件圖上不僅要標注拉深件的輪廓尺寸、不同位置的深度等。而且要標注拉深件在汽車坐標系中的定位尺寸，拉深方向與坐標系的關(guān)系，后面工序示意線及尺寸等。有時還標注后面工序的沖壓方向，但不標注拉深件外輪廓尺寸。當拉深件的法蘭面為復(fù)雜曲面形狀時，還可以在法蘭面上標注上凸、凹模和壓料圈型面按工藝模型仿制、配研的技術(shù)要求。,.,31,6.2.3拉深、修邊和翻邊工序間的關(guān)系覆蓋件成形各工序間不是相互獨立而是相互關(guān)聯(lián)的，在確定覆蓋件沖壓方向和加工藝補充部分時，還要考慮修邊、翻邊時工序件的定位和各工序件的其它相互關(guān)系等問題。拉深件在修邊工序中的定位有三種：（1）用拉深件的側(cè)壁形狀定位。（2）用拉深筋形狀定位。（3）用拉深時沖壓的工藝孔定位。修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側(cè)壁或覆蓋件本身的孔定位。,.,32,6.3覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計6.3.1覆蓋件拉深模1.拉深模的典型結(jié)構(gòu)覆蓋件拉深設(shè)備有單動壓力機和雙動壓力機，形狀復(fù)雜的覆蓋件必須采用雙動壓力機拉深根據(jù)設(shè)備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動壓力機上覆蓋件拉深模和雙動壓力機上覆蓋件拉深模。(如圖所示)所示分別為單動壓力機上和雙動壓力機上覆蓋件拉深模的典型結(jié)構(gòu)示意圖。,.,33,2.拉深模主要零件的設(shè)計（1）拉深模結(jié)構(gòu)尺寸教材表6.3.1是拉深模壁厚尺寸。由于覆蓋件拉深模形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸一般都較大，所以凸模、凹模、壓邊圈和固定座等主要零件都采用帶加強肋的空心鑄件結(jié)構(gòu)，材料一般合金鑄鐵、球墨鑄鐵和高強度的灰鑄鐵（HT250、HT300）。（2）凸模設(shè)計除工藝補充、翻邊面的展開等特殊工藝要求部分外，凸模的外輪廓就是拉深件的內(nèi)輪廓，其輪廓尺寸和深度即為產(chǎn)品圖尺寸。凸模工作表面和輪廓部位處的模壁厚比其它部位的壁厚要大一些，一般為7090（如圖6.3.1、6.3.2）。為了保證凸模的外輪廓尺寸，在凸模上沿壓料面有一段4080的直壁必須加工（如圖6.3.3）。為了減少輪廓面的加工量，直壁向上用45斜面過渡，縮小距離為1540。,.,34,.,35,圖6.3.3凸模外輪廓,.,36,（3）凹模設(shè)計拉深毛坯是通過凹模圓角逐步進入凹模型腔，直至拉深成凸模的形狀。凹模結(jié)構(gòu)可分為閉口式凹模結(jié)構(gòu)和通口式凹模結(jié)構(gòu)。閉口式凹模結(jié)構(gòu)的凹模底部是封閉的，在拉深模中，絕大多數(shù)是閉口式凹模結(jié)構(gòu)。如圖6.3.4所示為微型汽車后圍拉深模，該模具采用的是閉口式凹模結(jié)構(gòu)，在凹模的型腔上直接加工出成形的凸、凹槽部分。圖6.3.5是汽車門里板拉深模。模具的凹模底部是通的，通孔下面加模座，反成形凸模緊固在模座上。這種凹模底部是通的凹模結(jié)構(gòu)稱為通口式凹模結(jié)構(gòu)。,.,37,1、7-起重棒；2-定位塊；3、11-通氣孔；4-凸模；5-導(dǎo)板；6-壓邊圈；8-凹模；9-頂件裝置；10-定位鍵；12-到位標記；13-耐磨板；14-限位板圖6.3.4采用閉口式凹模結(jié)構(gòu)的微型汽車后圍拉深模,.,38,1、7-耐磨板；2-凹模；3-壓邊圈；4-固定板；5-凸模；6-通氣孔；8-下底板；9-拉深筋；10-反成形凸模鑲塊；11-反成形凹模鑲塊；12-頂出器圖6.3.5采用通口式凹模結(jié)構(gòu)的汽車門里板拉深模,.,39,（4）拉深筋設(shè)計拉深筋的作用是增大全部或局部材料的變形阻力，以控制材料的流動，提高制件的剛性。同時利用拉深筋控制變形區(qū)毛坯的變形的大小和變形的分布，控制破裂、起皺、曲面畸變等質(zhì)量問題。如圖6.3.6所示，設(shè)置在壓料面上的筋狀結(jié)構(gòu)就是拉深筋。拉深筋有圓形、半圓形和方形三種結(jié)構(gòu)，如圖6.3.7。,.,40,圖6.3.6,.,41,圖6.3.7,.,42,（5）覆蓋件拉深模具的導(dǎo)向?qū)е?、?dǎo)套導(dǎo)向?qū)е鶎?dǎo)套導(dǎo)向不能承受較大的側(cè)向力,常用于中小型模具的導(dǎo)向。導(dǎo)向塊導(dǎo)向?qū)K導(dǎo)向與導(dǎo)板導(dǎo)向的使用方式相同。導(dǎo)塊設(shè)置在模具對稱中心線上時,導(dǎo)塊應(yīng)為三面導(dǎo)向;如設(shè)置在模具的轉(zhuǎn)角部位時,導(dǎo)塊應(yīng)為兩面導(dǎo)向。導(dǎo)塊模適用于平面尺寸大深度小的拉深件及中大批量生產(chǎn)（圖6.3.8、圖6.3.9）。導(dǎo)板導(dǎo)向?qū)О鍖?dǎo)向常用于覆蓋件拉深、彎曲、翻邊等成形模具。其結(jié)構(gòu)相對簡單、造價低，常安裝在凸模、凹模、壓邊圈上，應(yīng)用比較廣泛。（圖6.3.10、圖6.3.11）。,.,43,.,44,圖6.3.10導(dǎo)板導(dǎo)向布置圖,a)凸模導(dǎo)板結(jié)構(gòu)；b)壓邊圈導(dǎo)板結(jié)構(gòu)6.3.11凸模和壓邊圈之間的導(dǎo)向,.,45,凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向（圖6.3.12）。這種導(dǎo)向方式稱為外導(dǎo)向，它的結(jié)構(gòu)特點是凸臺與凹槽的配合。其作用與一般沖模導(dǎo)柱與導(dǎo)套相似，但間隙較大，一般為0.3mm。導(dǎo)板材料為T8A或T10A，其淬火硬度為5256HRC，為使導(dǎo)板能容易的進入導(dǎo)向面，其一端制成30，導(dǎo)板可根據(jù)標準選用（圖6.3.13）。（6）拉深模具的排氣上模排氣設(shè)置時要加出氣管或加蓋板以防止雜質(zhì)落入，如圖6.3.14。,.,46,圖6.3.12凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向a)凸臺在凹模上；b)凸臺在壓邊圈上,.,47,圖6.3.13導(dǎo)板結(jié)構(gòu)尺寸,.,48,圖6.3.14排氣孔的設(shè)置,.,49,6.3.2覆蓋件修邊模覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、落料模的主要區(qū)別是：所要修邊的沖壓件形狀復(fù)雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲面；沖壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過程通常存在較大的側(cè)向壓力等。1.修邊模具的結(jié)構(gòu)（1）修邊模具的分類覆蓋件修邊?？煞譃榇怪毙捱吥＃▓D6.3.15）、水平修邊模和傾斜修邊模（圖6.3.16）。（2）典型的修邊模具圖6.3.17是汽車后門柱外板垂直修邊沖孔模。,.,50,圖6.3.15垂直修邊模1-下模；2-凸模鑲塊；3-上模；4-凹模鑲塊；5-卸件器,.,51,6.3.16水平修邊模和傾斜修邊模1、15-復(fù)位彈簧；2-下模；3-、16滑塊；4、17-修邊凹模；5、12-斜楔；6、13凸模鑲塊；7-上模；8-卸件器；10-螺釘；9-彈簧；11、14防磨板；18-背靠快,.,52,圖6.3.17汽車后門柱外板垂直修邊沖孔模1-上模座；2-卸料螺釘；3-彈簧；4-卸料板；5-導(dǎo)板；6-凹模鑲塊組；7-導(dǎo)柱；8-導(dǎo)套；9-下模座；10-頂出器；11-頂出氣缸；12-凸模鑲塊組；13-廢料刀組；14-限位器,.,53,2.修邊凸模與凹模鑲件修邊凸模和凹模刃口結(jié)構(gòu)形式有兩種：一是采用堆焊形式，即在主模體或模板上堆焊修出刃口，二是采用凸模、凹模鑲件拼合而成。按修邊制件圖繪制凸模和凹模鑲件圖時,不標注整體尺寸。在凸模鑲件圖上注明“按修邊樣板加工”；在凹模鑲件圖上,則注明“按凸模鑲件配制,考慮沖裁間隙”。（1）鑲件分塊的原則小圓弧部分單獨作為一塊,接合面距切點510mm。大圓弧、長直線可以分成幾塊，接合面與刃口垂直,并且不宜過長，一般取1215mm.；凸模上和凹模上的接合面應(yīng)錯開510mm,以免產(chǎn)生毛剌；,.,54,易磨損比較薄弱的局部刃口，應(yīng)單獨做成一塊，以便于更換；凸模的局部鑲塊用于轉(zhuǎn)角、易磨損和易損壞的部位，凹模的局部鑲塊裝在轉(zhuǎn)角和修邊線帶有突出和凹槽的地方。各鑲塊在模座組裝好后，再進行仿形加工，以保證修邊形狀和刃口間隙的配做要求。（2）鑲件固定與定位圖6.3.18所示為修邊鑲件的一般結(jié)構(gòu)。圖6.3.19所示是兩種常用的鑲件固定形式的示意圖。,.,55,圖6.3.18修邊鑲件結(jié)構(gòu)及刃口拼合面,圖6.3.19鑲件的固定形式,.,56,3.廢料刀的設(shè)計覆蓋件的廢料外形尺寸大，修邊線形狀復(fù)雜，不可能采用一般卸料圈卸料，需要先將廢料切斷后卸料才方便和安全。有些零件在修邊時不能用制件本身形狀定位的零件，則可用廢料刀定位。（1）廢料刀的結(jié)構(gòu)：廢料刀也是修邊鑲塊的組成部分，鑲塊式廢料刀是利用修邊凹模鑲塊的接合面作為一個廢料刀刃口，相應(yīng)地在修邊凸模鑲塊外面裝廢料刀作為另一個廢料刀刃口組成鑲塊式廢料刀(如圖6.3.20、圖6.3.21所示)。,.,57,.,58,.,59,（2）廢料刀的布置為了使廢料容易落料下，廢料刀的刃口開口角通常取10，且應(yīng)順向布置，如圖6.3.22所示。為了使廢料容易落下，廢料刀的垂直壁應(yīng)盡量避免相對布置。當不得不相對布置時，可改變?nèi)锌诮嵌龋鐖D6.3.23所示。另外修邊線上有凸起部分時，為了防止廢料卡住，要在凸起部位配置切刀，如圖6