第二章沖壓工藝

第二章沖壓工藝第一節(jié)汽車沖壓工藝的特點(diǎn)與地位一、沖壓技術(shù)在汽車制造業(yè)中的地位

沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，這種加工方法通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的，所以又稱冷沖壓，只有當(dāng)板料超過(guò)一定厚度或者為超強(qiáng)鋼板時(shí)，才有可能采用熱沖壓。

沖壓工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：1、在模具的作用下，可以批量獲得精度高度一致的產(chǎn)品，提高零件制造的互換性，易于組織后續(xù)制造工藝；2、材料利用率高，可沖壓形狀復(fù)雜的零件；3、沖壓產(chǎn)品具有足夠高的精度和粗糙度；4、能夠在結(jié)構(gòu)和工藝條件允許情況下，獲得較高強(qiáng)度和剛度的零件；5、沖壓操作簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程便于機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，故零件成本低。一、沖壓技術(shù)在汽車制造業(yè)中的地位

以數(shù)量計(jì)，汽車上有60-70%的零件是用沖壓工藝生產(chǎn)的，其中典型的沖壓件有：1、車身的內(nèi)、外覆蓋件和骨架件；2、車架的縱梁、橫梁和保險(xiǎn)杠等；3、車輪的輪輻、輪輞和擋圈等；4、散熱器的散熱片、冷卻水管和儲(chǔ)水室等；5、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊、油底殼和濾清器等；6、底盤上的制動(dòng)器零件、減震器零件等；7、座椅的骨架、滑軌和調(diào)角器等；8、車箱的側(cè)板和底板等；9、車鎖及其他附件上的零件等。二、汽車制造業(yè)沖壓生產(chǎn)的特點(diǎn)

（一）產(chǎn)品(沖壓件)方面1、汽車沖壓件尺寸大、形狀復(fù)雜。2、汽車沖壓件配合精度、外觀質(zhì)量以及互換性要求高。3、對(duì)于不同的零件具有不同的工藝特點(diǎn)，所用的設(shè)備、模具、材料都不同。（二）沖壓設(shè)備方面汽車工業(yè)用的沖壓設(shè)備噸位大、臺(tái)面尺寸大、性能要求高、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。（三）沖壓材料方面

1、沖壓材料的品種和規(guī)格很多。

2、鋼板(帶)的強(qiáng)度高、工藝性能好。

3、隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，新型沖壓材料快速出現(xiàn)。（四）模具方面汽車沖壓模具尺寸大、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。（五）生產(chǎn)和管理方面汽車生產(chǎn)的規(guī)模，多數(shù)是大批量生產(chǎn)，尤其是轎車生產(chǎn)。三、汽車工業(yè)是推動(dòng)沖壓技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力

1、加快了沖壓用鋼（材料）的快速發(fā)展；

2、促進(jìn)了沖壓設(shè)備發(fā)展；

3、促進(jìn)了沖壓工藝的發(fā)展和進(jìn)步；

4、加快沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。第二節(jié)沖壓材料一、汽車沖壓用鋼的性能要求1、較高的強(qiáng)度、剛度指標(biāo)。2、嚴(yán)格的幾何尺寸精度。3、優(yōu)良的工藝性能。4、良好的表面外觀質(zhì)量。5、具有好的焊接性能、良好的涂漆性能。二、汽車沖壓用鋼板系列三、沖壓材料的成形性能1、深拉延成形2、脹形—深拉成形3、淺拉延成形4、彎曲成形5、翻邊成形

沖壓成形類別與性能指標(biāo)的關(guān)系第三節(jié)汽車沖壓工藝設(shè)計(jì)一、沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與要求1、沖壓工藝方案設(shè)計(jì)沖壓工藝方案設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖紙根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型、規(guī)格、模具制造能力以及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)要素，從對(duì)產(chǎn)品圖的沖壓工藝性分析入手，經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫出沖壓工藝卡的全過(guò)程。2、沖壓模具設(shè)計(jì)沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)所制定的沖壓工藝規(guī)程，仔細(xì)考慮毛坯的定位、出件和廢料排除等問(wèn)題以及模具的制造維修方便性、操作安全可靠性等因素后設(shè)計(jì)構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)。然后，繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。3、沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求（1）材料利用率要高；（2）考慮工廠的具體生產(chǎn)條件，制定的工藝方案要技術(shù)上先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)上合理；（3）工序組合方式和工序編排順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制出合格的工件；（4）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率高；（5）制定的工藝規(guī)程要便于生產(chǎn)的組織與管理。4、沖壓模具設(shè)計(jì)的基本要求（1）模具應(yīng)保證沖制出的零件符合圖紙的形狀、尺寸及精度要求；（2）模具結(jié)構(gòu)選擇時(shí)注意工序的先后順序；（3）確定方案和結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，制造維修方便、成本低；（4）模具使用壽命長(zhǎng)，能滿足沖壓工藝規(guī)程規(guī)定生產(chǎn)批量的要求；（5）模具操作方便、安全可靠、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、與工人技術(shù)水平相適應(yīng)。5、沖壓工藝設(shè)設(shè)計(jì)的一般程程序（1）分析沖壓件的技術(shù)術(shù)要求，查閱閱沖壓工藝設(shè)設(shè)計(jì)必需的原原始資料；（2）分析零件的沖壓工工藝與相關(guān)零零件的裝配關(guān)關(guān)系與裝配要要求；（3）進(jìn)行必要的工藝分分析和計(jì)算，，選擇一個(gè)較較為合理的工工藝方案；（4）確定模具結(jié)構(gòu)形式式；（5）選擇沖壓設(shè)備；（6）編寫沖壓工藝過(guò)程程卡片；（7）繪制模具裝配圖和和零件圖，并并完成必要的的校核和審批批程序；（8）編制沖模關(guān)鍵零件件的加工工藝藝及相關(guān)說(shuō)明明；（9）編制沖模驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和使用管理理規(guī)定。6、沖壓工藝設(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)點(diǎn)注意的問(wèn)題題（1）產(chǎn)品零件的質(zhì)量和和尺寸精度要要求；（2）產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的結(jié)結(jié)構(gòu)、形狀等等對(duì)沖壓工藝藝的適應(yīng)性；；（3）企業(yè)的沖壓生產(chǎn)設(shè)設(shè)備以及模具具加工能力；；（4）生產(chǎn)成本和工藝成成本；（5）生產(chǎn)綱領(lǐng)；（6）零件所需原材料性性能、規(guī)格及及當(dāng)前市場(chǎng)供供應(yīng)狀況；（7）企業(yè)管理水平。二、沖壓工藝藝方法1、開卷與校平平開卷和校平屬于汽汽車沖壓工藝藝前板料預(yù)處處理工藝，通通常與剪切和和下料工序一一道在生產(chǎn)線線上完成。其其工藝內(nèi)容是是將鋼廠供應(yīng)應(yīng)的卷筒板料料進(jìn)行開卷、、整平后按照照沖壓工藝要要求剪斷成一一定尺寸規(guī)格格的料坯。常見板料開卷卷和下料參數(shù)數(shù)2、沖裁沖裁是利用沖裁模模使板料產(chǎn)生生分離的一種種沖壓工藝，，主要包括落落料、沖孔、、切口、修邊邊、剖切、切切斷等多種具具體工序內(nèi)容容。（1）影響沖裁件件尺寸精度的的主要因素1）沖裁模的制制造精度；2）工件材料的的力學(xué)性能；；3）工件的相對(duì)對(duì)厚度；4）沖裁模間間隙；5）沖裁件的的尺寸與形形狀。表2-6沖裁模制造造精度與沖沖裁件尺寸寸精度之間間的關(guān)系（2）影響沖裁裁件斷面質(zhì)質(zhì)量的主要要因素如果沖模間隙選選取合理，，沖裁時(shí)板板料在上、、下刃口處處所產(chǎn)生的的裂紋就能能重合，沖沖下的工件件雖有一定定錐度但比比較光滑。。沖模間隙隙過(guò)大或者者過(guò)小均會(huì)會(huì)對(duì)沖裁件件斷面質(zhì)量量產(chǎn)生影響。圖2-3間隙對(duì)沖裁裁斷面的影影響（3）影響沖裁裁件毛刺的的主要因素素凸?；虬寄Ｄツp后變鈍鈍，其刃口口處形成圓圓角，沖裁裁時(shí)工件的的邊緣就會(huì)會(huì)出現(xiàn)毛刺刺。（4）沖裁模間間隙的確定定1）計(jì)算法表2-6h0/t與β的近似值2）經(jīng)驗(yàn)法（5）沖裁力的的計(jì)算其中，P為沖裁力；；k—系數(shù)，一般般取1.3；L—沖裁件的沖沖裁周邊長(zhǎng)長(zhǎng)度；t—板料厚度；；—沖裁件的材材料的抗剪剪強(qiáng)度。3、彎曲彎曲是利用用設(shè)備或?qū)Ｓ霉ぞ呤故菇饘侔辶狭?、管料、、棒料或型型材在模具具中彎成一一定曲率、、一定角度度和形狀的的變形工藝藝，如圖2-4所示。圖2-4彎曲變形工工藝過(guò)程（1）彎曲工藝藝的常見質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題1）彎曲回回彈2）彎曲裂裂紋3）彎曲偏偏移圖2-5彎曲偏移（2）最小彎曲曲半徑的計(jì)計(jì)算1）影響最最小彎曲半半徑的因素素①?gòu)澢牧狭系牧W(xué)性性能。②彎曲線的方方向。③板材的表面面質(zhì)量和側(cè)側(cè)面質(zhì)量。。④彎曲中心角角的大小。2）最小彎彎曲半徑的的確定表2-7不同材料及及狀況下的的最小彎曲曲半徑值（3）彎曲件的的結(jié)構(gòu)工藝藝性1）彎曲件的的形狀應(yīng)對(duì)對(duì)稱。如圖圖2-6(a)(b)(c)。2）彎曲件的的圓角半徑徑應(yīng)大于板板料許可的的最小彎曲曲半徑。3）彎曲件的的直邊高度度不宜過(guò)小小。其值應(yīng)應(yīng)為(圖2-7)。4）在彎曲帶帶孔工件時(shí)時(shí)，如果孔孔的位置處處于彎曲變變形區(qū)，則則孔要發(fā)生生變形。5）在局部彎彎曲某一段段邊緣時(shí)，，為避免角角部形成裂裂紋，可預(yù)預(yù)先切出工工藝槽，見見圖2-8或如圖2-9(a)。6）邊緣部分分有缺口的的彎曲件。。圖2-9（b）。圖2-6彎曲件形狀狀及其偏移移現(xiàn)象圖2-7彎曲件直邊邊高度圖2-8增加工藝槽槽及轉(zhuǎn)移彎彎曲線圖圖2-9沖工藝孔和和切除連接接帶表2-8金屬?gòu)澢某叽缇缺?-9金屬?gòu)澢慕嵌裙?、拉深工藝藝（1）拉深工藝藝的基本原原理拉深（又稱稱拉延）是是利用拉深深模將沖裁裁或剪裁后后所得到的的平板坯料料制成開口口空心件的的一種沖壓壓方法。圖2-9拉深工作示示意圖1—凸模2—壓邊圈3—凹模4—平板坯料5—拉深件（2）拉深過(guò)程程中的起皺皺、厚度變變化和硬化化1）起皺。拉拉深時(shí)凸緣緣部分受切切向壓應(yīng)力力的作用，，如果材料料較薄，凸凸緣部分剛剛度不夠，，當(dāng)切向壓壓應(yīng)力足夠夠大時(shí)，凸凸緣部分材材料便會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生受壓失失穩(wěn)，在凸凸緣的整個(gè)個(gè)周圍產(chǎn)生生波浪形的的連續(xù)彎曲曲，這就稱稱為起皺，，如圖2-10所示。圖2-10拉深件的的起皺防止起皺皺的主要要措施如如下：1）采用壓壓邊圈。。2）選擇合合適的變變形程度度。3）采用拉拉深筋。。4）采用反拉拉深。圖2-11拉深模上上拉深筋筋的結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖圖1—壓邊圈2—凹模3—凸模4—拉深筋圖2-12反拉深模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)圖2）板料厚厚度的變變化。在在拉深過(guò)過(guò)程中，，拉深件件壁厚會(huì)會(huì)隨著拉拉深過(guò)程程發(fā)生變變化。筒筒形件拉拉深過(guò)程程中壁厚厚沿高度度方向的的變化情情況如圖圖2-13所示。圖2-13常溫下拉拉深過(guò)程程中沿高高度方向向厚度和和硬度的的變化3）拉深時(shí)時(shí)的硬化化現(xiàn)象。。由于拉拉深時(shí)將將產(chǎn)生很很大程度度的塑性性變形，，常溫下下毛坯經(jīng)經(jīng)過(guò)拉深深過(guò)程中中將引起起加工硬硬化，強(qiáng)強(qiáng)度和硬硬度顯著著提高、、塑性降降低。如如圖2-13所示。。（3）拉深深件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性。。1）拉深深件的的形狀狀應(yīng)盡盡量簡(jiǎn)簡(jiǎn)單對(duì)對(duì)稱。。2）拉深件凸凸緣的外輪輪廓最好與與拉深部分分的輪廓形形狀相似。。如圖2-14（a）拉深比較較困難。3）拉深件的的圓角半徑徑要合適。。如圖2-14（b）所示。4）拉深件底底部孔的大大小要合適適。如圖2-14（b）所示，。。5）拉深件的的精度要求求不宜過(guò)高高。6）拉深件的的尺寸標(biāo)注注應(yīng)符合工工藝要求。。圖2-14拉深件的結(jié)結(jié)構(gòu)工藝性性4、其它沖壓壓工藝（1）脹形工藝藝圖2-15固體凸模脹脹形1—上凹模2—分塊凹模3—下凹模4—錐形塊5—坯料圖2-16軟模脹形1—凸模2—凹模3—制件4—聚氨酯橡膠膠5—外套圖2-17液壓脹形圖2-18縮口成形工工藝1—推桿2—凹模3—凹模固定板板4—緊固套5—彈性?shī)A套6—支座（2）縮口工藝藝（3）翻邊工藝藝圖2-19圓孔的翻邊邊工藝第四節(jié)汽汽車典型零零件的沖壓壓工藝一、汽車覆覆蓋件沖壓壓工藝覆蓋件的成成形一般由由落料（或或剪切）、、拉深、修修邊、翻邊邊、整形、、沖孔、彎彎曲、脹形形、切口等等基本工序序按需要排排列組合而而成，典型型結(jié)構(gòu)的覆覆蓋件一般般需要4-6道工序。如如某車型的的前排前地地板，它由由4道沖壓成形形工序完成成：第一道道為拉深工工序；第二二道為切邊邊、沖孔工工序；第三三道為沖孔孔、翻邊工工序；第四四道為沖孔孔工序。二、汽車車車架沖壓工工藝1、車車架架縱縱梁梁沖沖壓壓工工藝藝（1）沖沖裁裁落落料料（2）成成形形（3）縱縱梁梁沖沖壓壓工工藝藝質(zhì)質(zhì)量量控控制制2、車車架架橫橫梁梁沖沖壓壓工工藝藝圖2-22某型型號(hào)號(hào)車車架架縱縱梁梁的的展展開開尺尺寸寸示示意意圖圖圖2-22某車車型型縱縱梁梁的的波波紋紋區(qū)區(qū)圖2-23氣墊墊壓壓力力小小而而造造成成斷斷面面負(fù)負(fù)回回彈彈圖2-24凸模模地地面面形形狀狀三、、精精密密沖沖裁裁技技術(shù)術(shù)在在汽汽車車零零件件生生產(chǎn)產(chǎn)上上的的應(yīng)應(yīng)用用圖2-25精沖沖時(shí)時(shí)的的作作用用力力圖2-26汽車車上上部部分分精精沖沖件件第五五節(jié)節(jié)沖沖壓壓模模具具和和沖沖壓壓設(shè)設(shè)備備一、、沖沖壓壓模模具具1、沖沖壓壓模模具具的的種種類類2、模模具具構(gòu)構(gòu)造造二、、沖沖壓壓設(shè)設(shè)備備1、落落料料剪剪切切生生產(chǎn)產(chǎn)線線2、壓壓力力機(jī)機(jī)3、沖沖壓壓自自動(dòng)動(dòng)生生產(chǎn)產(chǎn)線線4、附附屬屬設(shè)設(shè)施施圖2-28汽車車外外板板落落料料剪剪切切生生產(chǎn)產(chǎn)線線圖2-29龍門門剪剪床床圖2-30后出出料料開開式式可可傾傾壓壓力力機(jī)機(jī)圖2-31雙柱柱式式壓壓力力機(jī)機(jī)圖2-32J45-315A單點(diǎn)點(diǎn)雙雙動(dòng)動(dòng)拉拉深深壓壓