第2章 汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)

1、第2章汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)第2章汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)2.1工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.2工藝設(shè)計(jì)2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)2.5汽車覆蓋件翻邊工藝設(shè)計(jì)2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例2.1工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.原始材料準(zhǔn)備 工藝設(shè)計(jì)前除需準(zhǔn)備常規(guī)設(shè)計(jì)的有關(guān)工藝手冊(cè)(如沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械制造工藝手冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等)外，還需要查閱的資料及實(shí)物主要有：1)汽車覆蓋件圖、主模型或者實(shí)物。2)生產(chǎn)批量和交貨期。3)生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備型號(hào)、參數(shù)和附屬裝置情況。4)所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產(chǎn)情況。5)原材料的性能、規(guī)格及纖維方向等。2.汽車覆蓋件圖、模型或?qū)嵨锏姆治鲅芯?首先，應(yīng)該了解該汽車

2、覆蓋件的作用、質(zhì)量要求及其與相關(guān)零件的裝配關(guān)系等。其次，應(yīng)分析以下問題：2.1工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1)汽車覆蓋件的工藝性，即汽車覆蓋件有無成形困難的局部形狀(急劇變化、負(fù)角面等)。2)汽車覆蓋件的重點(diǎn)，即作為覆蓋件表面，要求外表面連續(xù)，并與相鄰表面均勻過渡，如果外表面存在不連續(xù)狀，表面質(zhì)量將惡化，經(jīng)噴涂裝飾后尤其明顯。3)局部細(xì)節(jié)(如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強(qiáng)筋等)的精度，修邊、壓彎、成形的邊緣圓角半徑是否適當(dāng)，壓彎成形角部分是否多料。4)料厚公差應(yīng)在保證該汽車覆蓋件精度的范圍內(nèi)。5)有無關(guān)于飛邊高度及飛邊方向的要求。6)是否需要考慮材料的纖維方向及板材利用率如何。7)可否成對(duì)成形。2.2工藝設(shè)計(jì)2.

3、2.1工藝設(shè)計(jì)需要研究的主要問題工藝設(shè)計(jì)需要研究的主要問題如下：1)研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。2)設(shè)計(jì)工序最少且又能滿足汽車覆蓋件性能要求的方案。3)初步確定模具結(jié)構(gòu)影響強(qiáng)度、壽命的尺寸。4)根據(jù)汽車覆蓋件的大小計(jì)算沖壓力，決定各工序所使用的設(shè)備。5)以沖壓為主重新討論工藝設(shè)計(jì)。6)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，以降低成本、提高效率為目的。2.2.2加工工藝和工序設(shè)計(jì)的基本原則加工工藝和工序設(shè)計(jì)的基本原則是：1)外覆蓋件的同一表面盡可能一次成形。2.2工藝設(shè)計(jì)2)汽車覆蓋件上的焊接面不允許存在皺折、回彈等成形質(zhì)量問題。3)汽車覆蓋件在主成形工序(拉深)之后，一般為修邊、翻邊等工序。4)汽車覆蓋件上

4、的孔一般應(yīng)在零件成形之后沖出，以防先沖制的孔在成形過程中發(fā)生變形。5)要盡量避免制件在工序之間的旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。2.2.3工藝方案汽車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)的高效率和低成本。1.小批量生產(chǎn)的汽車覆蓋件沖壓工藝方案2.2工藝設(shè)計(jì)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，形狀改變可能性大，模具選擇只要求拉深和成形工序使用沖模，模具壽命在5萬件以下。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)易胎模，沖孔用通用沖孔?；蜚@床手工鉆孔。如果過多地選用沖模，雖然對(duì)保證質(zhì)量有益，但對(duì)提高生產(chǎn)效益并無意義，且會(huì)使成本驟增。2.中批量生

5、產(chǎn)的汽車覆蓋件沖壓工藝方案2.2工藝設(shè)計(jì)當(dāng)月產(chǎn)量大于1000件，且小于10000件(貨車)或30000件(轎車)時(shí)，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。模具選擇除要求拉深模采用沖模外，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5萬件到30萬件。模具選擇系數(shù)為1 25，亦即一個(gè)覆蓋件平均選擇25套沖模。3.大批量生產(chǎn)的汽車覆蓋件沖壓工藝方案2.2工藝設(shè)計(jì)當(dāng)月產(chǎn)量大于10000件(貨車)或30000件(轎車)，且小于100000件時(shí)，屬于大批量生產(chǎn)。其特點(diǎn)是生產(chǎn)處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，工件形狀改變的可能性?。还に囯y易程度為困難。工藝方案要為流水

6、線生產(chǎn)提供保證，每道工序都要使用沖模，拉深、修邊沖孔和翻邊模同時(shí)安裝在一條沖壓線上。至于工序間的流轉(zhuǎn)，20世紀(jì)50年代基本是人工送料和取件，工業(yè)化國家實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，60年代以后開始進(jìn)入全自動(dòng)化時(shí)期。多工位壓力機(jī)的出現(xiàn)，更加提高了生產(chǎn)效率和工件質(zhì)量。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2.3.1拉深工藝特點(diǎn)與簡(jiǎn)單零件相比，汽車覆蓋件的拉深工藝特點(diǎn)有：1)簡(jiǎn)單零件(形狀對(duì)稱、深度均勻)可用拉深系數(shù)研究拉深次數(shù)和工序尺寸；汽車覆蓋件大多由復(fù)雜的空間曲面組成，成形時(shí)坯料各部分的變形狀態(tài)差別很大，而且甚為復(fù)雜，各處應(yīng)力也很不均勻。2)通常，簡(jiǎn)單零件的壓邊面積比其余部分面積大，只要壓邊力調(diào)節(jié)合適，便能防止起

7、皺。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)3)簡(jiǎn)單零件拉深時(shí)，因變形區(qū)(凸緣區(qū))的變形拉力超出傳力區(qū)的(側(cè)壁與底部過渡區(qū))危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度而導(dǎo)致破裂是主要問題，而有些汽車覆蓋件由于拉深深度淺(如車門外板)，拉深時(shí)材料得不到應(yīng)有的伸長變形，容易起皺，且剛性不夠，需采用拉深檻來加大壓邊圈下板料的流動(dòng)阻力，從而使其主要以脹形的方式變形，增大塑性變形程度，保證零件在修邊后彈性畸變小、剛性好，避免汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)零件發(fā)生顫抖和噪聲。4)為了保證汽車覆蓋件在拉深時(shí)能經(jīng)受最大限度的塑性變形而不致產(chǎn)生破裂，對(duì)原材料的力學(xué)性能、金相組織、化學(xué)成分、表面狀況和厚度精度等都有很高、很嚴(yán)的要求。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)5)拉深時(shí)需

8、要較大和較穩(wěn)定的壓邊力，廣泛采用雙動(dòng)壓力機(jī)，除可得到約為主滑塊拉深力60%以上的壓邊力外，還可根據(jù)需要在壓邊圈四角對(duì)壓邊力進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.3.2拉深方向的設(shè)計(jì)拉深方向是確定拉深方案時(shí)首先遇到的問題。它不但決定能否拉深出滿意的汽車覆蓋件來，而且影響到工藝補(bǔ)充部分的多少，以及拉深后各個(gè)工序（如整形、修邊、翻邊）的方案。因此，必須慎重考慮拉深方向。1.拉深方向?qū)畛尚蔚挠绊?.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)汽車覆蓋件拉深成形時(shí)，所選擇的拉深方向是否合理，將直接影響：凸模是否能進(jìn)入凹模、毛坯的最大變形程度、是否能最大限度地減小拉深件各部分的深度差、是否能使各部分毛坯之間的流動(dòng)方向和流動(dòng)速度差比較小、變形是否

9、均勻、是否能充分發(fā)揮材料的塑性變形能力、是否有利于防止破裂和起皺等質(zhì)量問題的產(chǎn)生等。也就是說，只有選擇了合理的拉深方向，才能使拉深成形過程順利實(shí)現(xiàn)。2.選擇拉深方向的原則1)保證能將拉深件的全部空間形狀(包括棱線、筋條和鼓包等)一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸不到的“死區(qū)”，即要保證凸模能全部進(jìn)入凹模。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-1拉深方向確定的實(shí)例2)盡量使拉深深度差最小，以減小材料流動(dòng)和變形分布的不均勻性。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-2拉深深度與拉深方向2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-3某汽車立柱拉深方向的確定2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì))保證凸模與毛坯具有良好的初始接觸狀態(tài)，以

10、減少毛坯與凸模的相對(duì)滑動(dòng)，有利于毛坯的變形，并提高沖壓件的表面質(zhì)量。凸模與毛坯的接觸面積應(yīng)盡量大，保證較大的面接觸，避免因點(diǎn)接觸或線接觸造成局部材料脹形變形太大而發(fā)生破裂(圖2-4a)。凸模兩側(cè)的包容角盡可能保持一致(=)，即凸模的接觸點(diǎn)處在沖模的中心附近，而不偏離一側(cè)，這樣有利于拉深過程中法蘭上各部位材料較均勻地向凹模內(nèi)流入(圖2-4b)。凸模表面與毛坯的接觸點(diǎn)要多而分散，且盡可能均勻分布，以防止局部變形過大，毛坯與凸模表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)(圖2-4c)。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-4拉深時(shí)凸模與坯料的接觸狀態(tài)在拉深方向沒有選擇余地，而凸模與毛坯的接觸狀態(tài)又不理想時(shí)，應(yīng)通過改變壓料面來改善

11、凸模與毛坯的接觸狀態(tài)。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)如圖2-4d所示，通過改變壓料面，使凸模與毛坯的接觸點(diǎn)增加，接觸面積增大，能保證零件的成形質(zhì)量。圖2-5某貨車頂蓋的拉深方向的確定4)有利于防止表面缺陷。2.3.3壓料面的設(shè)計(jì)1.壓料面的作用與對(duì)拉深成形的影響2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)壓料面是工藝補(bǔ)充的一個(gè)重要組成部分，對(duì)汽車覆蓋件的拉深成形起著重要作用。根據(jù)沖壓零件的不同設(shè)計(jì)出拉深件后，有的拉深件的壓料面全部為工藝補(bǔ)充部分，有的拉深件的壓料面則由零件的法蘭部分和工藝補(bǔ)充部分共同組成。2.壓料面的設(shè)計(jì)原則壓料面有兩種情況：一種是壓料面的一部分就是拉深件的法蘭面，這種拉深件的壓料面形狀是已定的

12、，一般不改變其形狀，即使是為了改善拉深成形條件而作局部修改，也要在后續(xù)工序中進(jìn)行整形矯正。另一種情況是壓料面全部屬于工藝補(bǔ)充部分，這種情況下，主要以保證良好的拉深成形條件為主要目的進(jìn)行壓料面的設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮到這部分材料在拉深工序后將在修邊工序被切除，就應(yīng)盡量減少這種壓料面的材料消耗。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)1)壓料面形狀盡量簡(jiǎn)單化，以水平壓料面為最好。圖2-6幾種常用的壓料面形狀2)水平壓料面(圖2-7a)應(yīng)用最多，其阻力變化相對(duì)容易控制，有利于調(diào)模時(shí)調(diào)整到最有利于拉深成形所需要的最佳壓料面阻力狀態(tài)。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-7壓料面與沖壓方向的關(guān)系1壓邊圈2凹模3凸模3)壓料面

13、任一斷面的曲線長度要小于拉深件內(nèi)部相應(yīng)斷面的曲線長度。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-8壓料面內(nèi)斷面長度與2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-9壓料面仰角與凸模仰角的關(guān)系2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-10防止余料的對(duì)策4)壓料面應(yīng)使成形深度小且各部分深度接近一致。5)壓料面應(yīng)使毛坯在拉深成形和修邊工序中部有可靠的定位，并考慮送料和取件的方便。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)6)當(dāng)覆蓋件的底部有反成形形狀時(shí)，壓料面必須高于反成形形狀的最高點(diǎn)(圖2-11)。7)不在某一方向產(chǎn)生很大的側(cè)向力。圖2-11底部有反成形形狀時(shí)的壓料面2.3.4工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì)2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充是指為了

14、順利拉深成形出合格的制件，在沖壓件的基礎(chǔ)上添加的那部分材料。由于這部分材料是成形需要而不是零件需要，故在拉深成形后的修邊工序中要將工藝補(bǔ)充部分切除掉。工藝補(bǔ)充是拉深件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，不僅對(duì)拉深成形起著重要影響，而且對(duì)后面的修邊、整形、翻邊等工序的方案設(shè)計(jì)也有影響。1.工藝補(bǔ)充的作用與對(duì)拉深成形的影響圖2-12工藝補(bǔ)充示意圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2.工藝補(bǔ)充的設(shè)計(jì)原則(1)內(nèi)孔封閉補(bǔ)充的原則對(duì)零件內(nèi)部的孔首先進(jìn)行封閉補(bǔ)充，使零件成為無內(nèi)孔的制件；但對(duì)內(nèi)部的局部成形部分，要進(jìn)行變形分析。圖2-13工藝補(bǔ)充上預(yù)沖孔或工藝切口示意圖(2)簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀的原則拉深件的結(jié)構(gòu)形狀越復(fù)雜，2.3汽車

15、覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)拉深成形過程中的材料流動(dòng)和塑性變形就越難控制。圖2-14工藝補(bǔ)充簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀的實(shí)例2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-15簡(jiǎn)化壓料面形狀的工藝補(bǔ)充(3)保證良好的塑性變形條件原則對(duì)某些深度較小、曲率較小的汽車覆蓋件來說，必須保證毛坯在成形過程中有足夠的塑性變形量，才能保證其能有較好的形狀精度和剛度。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-16工藝補(bǔ)充對(duì)變形的影響示意圖1凸模2凹模2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)(4)外工藝補(bǔ)充部分盡量小的原則由于外工藝補(bǔ)充不是零件本體，以后將被切掉變成廢料，因此在保證拉深件具有良好的拉深條件的前提下，應(yīng)盡量減小這部分工藝補(bǔ)充，以減少材料浪費(fèi)，提高材

16、料利用率。(5)對(duì)后續(xù)工序有利的原則設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充時(shí)要考慮對(duì)后續(xù)工序的影響，要有利于后續(xù)工序的定位穩(wěn)定性，盡量能夠垂直修邊等。圖2-17某汽車前窗內(nèi)側(cè)板拉深時(shí)沖工藝孔的例子2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)(6)雙件拉深工藝補(bǔ)充原則有的零件進(jìn)行拉深工藝補(bǔ)充時(shí)，會(huì)出現(xiàn)需要增加很多的材料或沖壓方向不好選擇或變形條件不容易控制等問題。圖2-18雙件拉深工藝補(bǔ)充a)產(chǎn)品件示意圖b)拉深件示意圖3.常見的工藝補(bǔ)充類型2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2 19所示是常用的幾種工藝補(bǔ)充類型。圖中有關(guān)尺寸主要考慮：在進(jìn)行模具壓料面或拉深筋槽的修理時(shí)不能影響到修邊線。保證修邊模的凸模和凹模能有足夠的強(qiáng)度。凸模圓角rp和凹模

17、圓角rd的大小要有利于毛坯的變形和塑性流動(dòng)等。圖2-19工藝補(bǔ)充部分的幾種類型2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-20最大的工藝補(bǔ)充部分示意圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)表2-1工藝補(bǔ)充部分各部分的作用和尺寸4.工藝補(bǔ)充實(shí)例2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2 21a、b所示分別是某汽車頂蓋中段的零件圖和拉深件圖。由于本零件要與頂蓋前段、后段搭接，所以其前端和后端為敞開的不封閉狀態(tài)。為使零件以拉深方式而不是拉彎方式成形，將前、后兩端進(jìn)行工藝補(bǔ)充，增添側(cè)壁，使其成為盒形件輪廓。圖2-21某汽車頂蓋中段的零件圖和拉深件圖a)零件圖b)拉深件圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-22某汽車車門外板的工藝補(bǔ)充

18、a)零件示意圖b)拉深件示意圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-23窗口周圍產(chǎn)生波紋時(shí)的工藝補(bǔ)充a)出現(xiàn)波紋區(qū)域b)環(huán)狀臺(tái)階補(bǔ)充c)局部凸包補(bǔ)充圖2-24改變側(cè)壁高度工藝補(bǔ)充a)原拉深件b)修正后拉深件2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-25某汽車零件的拉深件圖注：圖中標(biāo)出的1500線和800線分別表示該位置在前輪中心前1500mm處和車架上翼面的上方800mm處。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2.3.5拉深筋的作用、種類及設(shè)計(jì)2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)拉深筋在汽車覆蓋件的拉深成形中占有非常重要的地位。這是由于在拉深成形過程中，毛坯的成形需要一定大小且沿周邊適當(dāng)分布的拉力，這種拉力來自沖壓設(shè)備的

19、作用力、法蘭部分毛坯的變形抗力和壓料面的作用力。而壓料面的作用力只靠在壓邊力作用下模具和材料之間的摩擦力來提供往往是不夠的，需要在壓料圈上設(shè)置能產(chǎn)生很大阻力的拉深筋以滿足毛坯塑性變形和塑性流動(dòng)的要求。同時(shí)，利用拉深筋可以在較大范圍里控制變形區(qū)毛坯的變形大小和變形分布，抑制破裂、起皺、面畸變等多種沖壓質(zhì)量問題的產(chǎn)生?？梢哉f，在很多情況下，拉深筋設(shè)置得是否合理甚至決定著沖壓成形的成敗。因此，設(shè)計(jì)拉深筋是汽車覆蓋件沖壓成形模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，而且在沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮是否需要布置拉深筋、怎樣布置、采用哪種形式布置的等問題。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)1.拉深筋在汽車覆蓋件拉深成形中的作用在汽車覆

20、蓋件拉深成形中，廣泛采用拉深筋（或拉深檻）。它是調(diào)節(jié)和控制壓料面作用力的一種最有效和實(shí)用的方法，在拉深過程中起著重要作用。(1)拉深筋的作用拉深筋的作用力在壓料面作用力中占有較大的比例，且可以通過改變拉深筋的參數(shù)很容易地改變這種作用力的大小。1)增大進(jìn)料阻力。2)調(diào)節(jié)進(jìn)料阻力的分布。3)可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)進(jìn)料阻力的大小。4)降低對(duì)壓料面的要求。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)5)由于拉深筋能夠產(chǎn)生相當(dāng)大的阻力，降低了對(duì)壓邊力的要求，容易調(diào)節(jié)到?jīng)_壓成形所需的進(jìn)料阻力分布，同時(shí)也降低了對(duì)模具剛度、設(shè)備噸位等的要求。圖2-26拉深筋對(duì)角錐形零件成形極限的影響2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)6)拉深筋外側(cè)已

21、經(jīng)起皺的板料通過拉深筋時(shí)可得到一定程度的矯平。(2)拉深筋對(duì)成形性的影響1)影響成形極限。2)控制變形狀態(tài)。圖2-27拉深筋使應(yīng)變狀態(tài)變化的例子2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)3)調(diào)節(jié)毛坯流入量。圖2-28油底殼拉深件示意圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-29拉深筋尺寸與多料量的關(guān)系4)影響預(yù)拉件效果。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2.常用拉深筋(1)拉深筋的種類及其用途根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的分布情況可將拉深筋分為單筋和重筋兩大類。表2-2常用拉深筋的斷面形狀及主要用途2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-30拉深筋的斷面形狀及尺寸a)圓形嵌入筋b)半圓形嵌入筋c)矩形嵌入筋d)雙筋e)縱剖面2.3汽車覆蓋

22、件拉深工藝設(shè)計(jì)(2)拉深筋的固定方式拉深筋一般嵌入在壓邊圈的下表面，其常用固定方式有圖2-31所示的兩種。圖2-31拉深筋的固定方式2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)(3)拉深檻結(jié)構(gòu)拉深檻與圓形拉深筋相比，能提供更大的附加拉力，即具有更強(qiáng)的阻止法蘭上的材料流入凹模的能力。圖2-32拉深檻結(jié)構(gòu)圖2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-33嵌入式拉深檻3.拉深筋的設(shè)計(jì)2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)拉深筋時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)置拉深筋，最根本的目的是為成形板材提供足夠的拉力。1)對(duì)單筋來說，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和模具調(diào)試時(shí)拉深筋參數(shù)的修正。2)在拉深筋使用壽命方面，相同拉深筋阻力條件下，單筋的斷面圓弧半徑和拉

23、深筋槽的圓角半徑相對(duì)較小，板材與其接觸的表面壓力大，易產(chǎn)生磨損，使用壽命相對(duì)較短。3)在對(duì)壓料面的精度要求方面，重筋由于所占面積相對(duì)較大，以滿足拉探筋的精度要求為主，可相對(duì)降低壓料面上其他部位的精度要求；而單筋則不然，既要滿足拉深筋的精度要求，也要滿足壓料面的精度要求。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)4)在保證沖壓件表面質(zhì)量方面，相同筋阻力的條件下，重筋的圓弧半徑和筋槽的圓角半徑均可相應(yīng)增加，高度減小，從而可減小板材在拉深筋處的變形程度和硬化程度，減小畸變，避免劃傷沖壓件表面。5)在毛坯變形不需要特別大的拉深阻力，且修邊線不在壓料面部位時(shí)，可在凹模口部設(shè)置拉深檻，既能保證拉深成形所必需的拉深阻力，

24、又可以減小毛坯尺寸和模具尺寸。(2)拉深筋幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)改變拉深筋幾何參數(shù)，以適應(yīng)沖壓件成形的需要，是模具設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中最常用的辦法。1)確保沖壓件成形所需的拉深筋阻力。2)保證沖壓件成形質(zhì)量和表面質(zhì)量。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-34拉深件輪廓形狀與拉深筋布置2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)3)提高拉深筋的使用壽命。4)有利于拉深筋的加工和修整。(3)拉深筋的布置設(shè)計(jì)拉深筋的數(shù)目及位置時(shí)，必須根據(jù)拉深件的形狀特點(diǎn)、拉深深度及材料流動(dòng)特點(diǎn)等情況而定。表2-3拉深筋布置的主要原則1)凹模內(nèi)輪廓的曲率變化不大時(shí)，沖壓成形中壓料面上各部位的變形差別也不很大，但為了補(bǔ)償變形力的不足提高材料變形程度

25、，可沿凹?？谥苓呍O(shè)置封閉的拉深筋。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)2)凹模內(nèi)輪廓的曲率變化較大時(shí)，沖壓成形中壓料面上各部位的變形差別也會(huì)比較大。3)若為了增加徑向力，減小切向拉應(yīng)力，防止毛坯起皺，可只在容易起皺的部位設(shè)置局部的短拉深筋。4)若為了改善壓料面上材料塑性流動(dòng)的不均勻性，可在材料流動(dòng)速度快的部位設(shè)置拉深筋。5)使拉深筋的長度延伸到接近深度大的區(qū)域，并且拉深筋的高度逐漸減小。6)對(duì)于拉深深度大的圓弧部位可以不設(shè)拉深筋。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)表2-4根據(jù)拉深件輪廓形狀進(jìn)行拉深筋布置的方法4.拉深筋布置實(shí)例2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2 35所示為發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼拉深件圖，該零件拉深度相差

26、較大，在需要進(jìn)料少的部位設(shè)置拉深筋，以控制該部分不要向凹模內(nèi)流入過多的材料；而在拉深深度大的部位不設(shè)拉深筋，以便于該部位能有較多的材料流入凹模內(nèi)，達(dá)到成形要求。圖2-35油底殼拉深件上的拉深筋布置2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)圖2-36拉深筋布置實(shí)例a)汽車外門板b)頂蓋c)上后圍1拉深檻2拉深筋3工藝孔2.3.6工藝孔和工藝切口的設(shè)計(jì)1.工藝孔和工藝切口的作用2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)當(dāng)需要在覆蓋件的中間部位反成形出某些深度較大的局部凸起窗口或鼓包時(shí)，往往加大過渡圓角，并使側(cè)壁有斜度，形成良好的成形條件，以避免圓角處破裂，并在以后的適當(dāng)工序中，將大圓角或側(cè)壁整形回復(fù)。而當(dāng)上述措施仍不能滿足反

27、成形深度的需要時(shí)，往往是由于不能從毛坯的外部得到材料補(bǔ)充而導(dǎo)致零件的局部破裂，這時(shí)則應(yīng)考慮在局部凸起變形區(qū)的適當(dāng)部位沖出工藝切口或工藝孔，改善材料的流動(dòng)情況，使容易破裂的區(qū)域從變形區(qū)內(nèi)部得到補(bǔ)充材料，這就是工藝切口和工藝孔的作用。2.工藝孔和工藝切口的設(shè)置2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)工藝孔和工藝切口必須設(shè)置在拉深件修邊線以外的多余材料上，以使在修邊工序中切除，而不影響零件的形狀。工藝孔和工藝切口應(yīng)設(shè)在容易破裂的區(qū)域附近，其具體數(shù)量應(yīng)視情況而定。工藝孔和工藝切口應(yīng)保證不因?yàn)槔瓚?yīng)力過大而產(chǎn)生徑向裂口從而波及覆蓋件表面，又不因拉應(yīng)力過小而形成波紋，所以工藝孔和工藝切口必須設(shè)置在拉應(yīng)力最大的拐角處。一

28、般切口工藝的時(shí)間、位置、形狀、大小和數(shù)量都應(yīng)在調(diào)整拉深模時(shí)通過試驗(yàn)確定。 1)切口應(yīng)與局部凸起周緣形狀相適應(yīng)，以使材料能合理流動(dòng)。2)切口之間應(yīng)留有足夠的搭邊，以使凸模能張緊材料，保證成形效果，避免波紋等缺陷，而且修邊后可獲得良好的窗口翻邊孔緣質(zhì)量。2.3汽車覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì)3)切口的切斷部分在鄰近凸起部位的邊緣或易破裂區(qū)域，如圖2-37所示。4)切口數(shù)量應(yīng)保證凸起部位各處材料變形趨于均勻，以防止裂紋產(chǎn)生。圖2-37工藝切口布置2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)2.4.1修邊方向所謂修邊方向是指修邊凸(凹)模的運(yùn)動(dòng)方向，它與壓力機(jī)上滑塊的運(yùn)動(dòng)方向不一定是一致的。圖2-38修邊方向與撕裂現(xiàn)象2

29、.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)1) 保證修邊質(zhì)量。2) 盡量使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3)對(duì)汽車覆蓋件修邊時(shí)，不同的部位可能需要不同的修邊方向。4)拉深件的定位可靠，操作者操作方便、生產(chǎn)安全。5)在選擇修邊方向時(shí)，還要確定拉深件是開口朝上放置還是朝下放置，即通常說的“仰”著放置和“趴”著放置)。6)充分考慮模具強(qiáng)度。圖2-39外邊緣修邊廢料處理示意圖2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)7)廢料處理的好壞對(duì)沖壓作業(yè)速度有很大影響，因而在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行妥善處理。2.4.2修邊形式(1) 垂直修邊修邊刃口隨壓力機(jī)滑塊作垂直運(yùn)動(dòng)，這樣模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，應(yīng)優(yōu)先采用。(2) 斜楔修邊修邊刃口作水平或傾斜運(yùn)動(dòng)

30、，這種修邊需采用斜楔機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作部分占用面積較大。(3) 垂直、斜楔修邊這類修邊方法是上述兩種方法的組合，模具結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)圖2-40按修邊方向分類的修邊類型a)垂直修邊b)水平修邊c)傾斜修邊1修邊凹模2修邊凸模3修邊件2.4.3沖孔2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)汽車覆蓋件上的孔不多，外覆蓋件上的孔就更少，其中多數(shù)孔能夠合并在修邊或其他工序中加工，這樣不但可以減少工序數(shù)，而且孔位準(zhǔn)確。沖孔能否與其他工序合并以及一個(gè)工序中能否同時(shí)沖所有的孔主要決定于孔位，實(shí)際上就是凸模運(yùn)動(dòng)方向和沖孔表面的關(guān)系。1.沖壓方向的選擇(1)垂直型面沖孔在壓力機(jī)滑塊運(yùn)

31、動(dòng)方向上進(jìn)行沖孔(簡(jiǎn)稱垂直沖孔)，模具結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，最容易保證沖孔質(zhì)量，應(yīng)首先選擇。(2)保證覆蓋件的整體要求覆蓋件上的有些孔是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)某些功能或外形美觀性要求，這就要求沖孔的方向必須在某一既定的方向。2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)圖2-41某汽車覆蓋件示意2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)圖2-42斜面上沖孔(3)斜面上沖孔由于產(chǎn)品要求或模具強(qiáng)度要求不得不采取斜面上2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)沖孔時(shí)，一般的要求為：當(dāng)沖孔直徑d5mm時(shí)，沖孔方向與型面法線方向的夾角(圖2-42)5；當(dāng)5mmd15mm時(shí)，15；當(dāng)15mmd20mm時(shí)，20；d20mm時(shí)，25，但最大的不大于30。(4

32、)傾斜沖孔和水平?jīng)_孔當(dāng)采用垂直沖孔不能保證沖孔質(zhì)量或根本就不能進(jìn)行沖孔加工時(shí)，應(yīng)考慮采用斜楔機(jī)構(gòu)進(jìn)行傾斜方向沖孔和水平方向沖孔，也可采用在模具上以最合適的方向安裝壓力缸進(jìn)行沖孔加工。2.沖孔廢料的處理在安排沖孔工序時(shí)，要考慮保證在凹模體上可以方便地開出排出廢料的漏料槽，并保證凹模的強(qiáng)度。應(yīng)考慮的因素主要有：沖孔數(shù)量、沖孔部位、沖孔方向等。 2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)3.沖孔工序的安排汽車覆蓋件上的孔位多是安裝其他附件或連接不同的零件用的。因此，為保證孔位的位置準(zhǔn)確和孔的精度，要在沖壓工藝中合理安排沖孔工序。 1)大孔和小孔接近時(shí)，把小孔安排在沖大孔之后的工序。2)孔和孔、孔和邊緣的最小

33、距離受工件翹曲、孔邊變形及模具強(qiáng)度等限制，應(yīng)在工序安排上和模具結(jié)構(gòu)(如加較大的壓料力等)等方面采取措施。3)當(dāng)孔所在的部分型面需要進(jìn)行彎曲、翻邊、整形時(shí)，會(huì)影響到孔的精度，所以有精度要求的孔要放在最后一道工序加工。2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)4)如果孔的位置離凸緣邊緣或者凸緣曲線部分有足夠的長度，即使后面有成形工序也不影響其位置精度和孔的本身尺寸精度的前提下，也可以安排在靠前的工序中加工，如在修邊工序中沖孔，在翻邊工序中沖孔等。5)在必須采用變薄彎曲或變薄翻邊時(shí)，即使不要求孔的精度，也應(yīng)在成形工序之后沖出。6)有相互關(guān)聯(lián)尺寸的孔要盡量在一道工序中沖出；當(dāng)相關(guān)聯(lián)的孔太多，受模具強(qiáng)度及沖壓方

34、向等原因而不能一次沖出時(shí)，要充分注意制件的加工基準(zhǔn)，必須考慮保證孔及孔之間公差的措施。2.4汽車覆蓋件修邊及沖孔工藝設(shè)計(jì)圖2-43同時(shí)沖多孔的情況7)在同時(shí)沖多孔時(shí)要考慮模具的強(qiáng)度和布置。2.5汽車覆蓋件翻邊工藝設(shè)計(jì)2.5.1翻邊形式作為一個(gè)大型汽車覆蓋件，由于其零件的復(fù)雜件、邊界的多樣性，在一個(gè)零件上可能包含著多種翻邊形式。(1) 內(nèi)凹形外緣翻邊如圖2-44a所示，它屬于伸長類變形，邊緣材料受拉伸變形而變薄，超過延伸率限度時(shí)就產(chǎn)生裂口，所以翻邊高度不宜過大。圖2-44外緣翻邊形式2.5汽車覆蓋件翻邊工藝設(shè)計(jì)(2) 外凸形外緣翻邊如圖2-44b所示，它屬于壓縮類變形，邊緣材料受壓縮變形而增厚，

35、失去穩(wěn)定時(shí)就形成了皺紋，所以翻邊高度亦不宜過大。(3) 內(nèi)孔翻邊覆蓋件上的內(nèi)孔有兩種類型：圓孔及非圓異形孔。2.5.2翻邊方向與修邊相類似，彎曲和翻邊方向要盡可能地垂直于凸模彎曲方向，這樣工件受力狀態(tài)好，受側(cè)壓力小，不易竄動(dòng)。當(dāng)無法保證垂直時(shí)，可采用斜楔機(jī)構(gòu)。圖2-45翻邊方向2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例2.6.1翼子板工藝設(shè)計(jì)翼子板是遮蓋車輪的車身外板，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2 46所示。該零件存在多處翻邊和沖孔，且翻邊和沖孔不在同一面上，不能一道工序沖壓成形。因此，該零件的成形工藝為：(1)落料落料工序中，將毛坯料沖裁出與零件相仿的形狀(圖2-47)，有效地保證材料在拉深工序中均勻地流動(dòng)，同時(shí)提高了材料的利

36、用率。(2)拉深拉深工序中，除了正確地布置拉深筋和增加工藝補(bǔ)充外，還應(yīng)將翻邊的形狀預(yù)先在拉深工序中壓出(圖2-48)，并確保零件的拉傷痕保留在翻邊線以外。(3)修邊和沖孔修邊、沖孔工序中，采用直沖和斜楔沖修去零件所有邊并沖所有上表面孔。2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例(4)整形、翻邊、沖孔該工序中，將拉深工序中壓出的形狀翻出，并在另一翻邊中同時(shí)沖孔。(5)翻邊、沖孔該工序中，將未翻到位置的邊翻出，沖出剩余的孔。圖2-46翼子板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例圖2-47零件毛坯2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例圖2-48預(yù)彎曲2.6.2前門框工藝設(shè)計(jì)2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例前門框零件簡(jiǎn)圖如圖2 49所示。前門框的成形較復(fù)雜，所以需要6道

37、工序來完成，即落料工序拉深工序切邊、沖孔工序沖孔、切斷工序斜楔翻邊工序切斷工序。圖2-49前門框零件簡(jiǎn)圖2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例圖2-50前門框落料工序簡(jiǎn)圖1.落料工序工藝分析2.6工藝設(shè)計(jì)實(shí)例落料工序中所采用的坯料是1575mm1700mm的10mm厚的08F鋼板。落料工序簡(jiǎn)圖如圖2 50所示。落料工序完成后，落下的料將分別作為制作前后排地板、支承角板、踏腳板、踏板和踏腳支承板的坯料?？紤]到后續(xù)的拉深工序，還設(shè)置了工藝輔料和工藝切口(將在拉深工序工藝分析中詳述)。落料后整個(gè)材料的利用率較高。2.拉深工序工藝分析覆蓋件沖壓工藝的關(guān)鍵工序就是拉深工序，它關(guān)系到零件能否順利制造出來，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率和制造成本，所以研究覆蓋件的工藝主要是研究拉深