《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)二 汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計

編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元7授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)二

汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計教學(xué)目標知識目標：了解汽車沖壓覆蓋件表示方法；了解汽車沖壓工藝設(shè)計過程能力目標：會進行汽車典型沖壓件的沖壓工藝設(shè)計素質(zhì)目標：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：汽車沖壓件工藝設(shè)計流程難點：能正確制定汽車典型沖壓件的沖壓工藝設(shè)計教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)二

汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計【復(fù)習(xí)】1.汽車沖壓工序分類?2.分類工序和成形工序的工序特點？【導(dǎo)入】

沖壓車間工藝流程：

原材料（板料和卷料）入庫→開卷線→大件清洗涂油、小件開卷剪切→A、B、C沖壓生產(chǎn)線→安裝模具調(diào)試首件合格→投入批量生產(chǎn)→合格件防銹→入庫?！局v授新課】一、汽車沖壓件的沖壓工藝設(shè)計（一）汽車沖壓覆蓋件表示方法如圖4-22所示，由于汽車覆蓋件多為復(fù)雜的空間曲面，不能用幾個視圖或剖面就把覆蓋件各點的位置和尺寸表達清楚。因此必須輔以主模型或者直接利用CAD中的計算機幾何造型技術(shù)，用解析數(shù)學(xué)式和坐標數(shù)據(jù)信息來表示汽車覆蓋件的完整形狀尺寸，進行模具設(shè)計和制造。

（二）汽車沖壓覆蓋件的沖壓工藝設(shè)計工藝設(shè)計即針對具體覆蓋件的形狀、結(jié)構(gòu)特點安排成形工序步驟，考慮相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，選擇材料規(guī)格，并考慮材料利用率及選擇合適的設(shè)備。覆蓋件沖壓工藝設(shè)計的基本原則與用其他加工方法制造其他產(chǎn)品的工藝設(shè)計基本原理是相同的，即技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理。汽車沖壓覆蓋件沖壓工藝設(shè)計通常需要經(jīng)歷設(shè)計準備、方案論證與工藝設(shè)計、工藝驗證等過程。1.設(shè)計準備（1）原始資料準備。工藝設(shè)計前除需準備常規(guī)設(shè)計的有關(guān)手冊（如《沖模設(shè)計手冊》、《機械制造工藝手冊》、技術(shù)標準等）外，還需要查閱的資料及實物有：①覆蓋件圖、主模型或者實物。②生產(chǎn)批量和交貨期。⑧生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備型號、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.覆蓋件圖和模型或?qū)嵨锏姆治鍪紫龋瑧?yīng)該了解該覆蓋件的作用、強度、表面質(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：①覆蓋件的工藝性。覆蓋件有無成形困難的局部形狀(急劇變化、負角面等)。在許可的情況下，盡量滿足原設(shè)計要求，但當(dāng)成形有困難或不能保證穩(wěn)定批量生產(chǎn)時，應(yīng)該與設(shè)計部門協(xié)商進行修改（從材料的許用變形程度、設(shè)備、模具制造及操作等方面考慮）。②覆蓋件工藝質(zhì)量要點。作為外覆蓋件，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。作為內(nèi)覆蓋件，一般對表面狀況要求不高，但對尺寸精度要求較高，在焊接面上不應(yīng)有皺折、回彈等。③局部細節(jié)(如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強筋等)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)在保證該覆蓋件的精度范圍內(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?板材利用率如何?⑦可否成對成形?通過以上分析研究，初步確定覆蓋件圖及其公差，但在后來的模具設(shè)計、模具制造和調(diào)試階段仍有可能改變覆蓋件的形狀。3.工藝設(shè)計①研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。②初步確定模具結(jié)構(gòu)及影響強度、壽命的尺寸。③根據(jù)覆蓋件的大小計算沖壓力，決定各工序所使用的設(shè)備。④經(jīng)濟分析，以降低成本、提高效率為目的。4.沖壓工藝的驗證與確認形狀比較簡單的制件（圓或方形筒）可以通過計算拉深系數(shù)、翻邊系數(shù)等來判斷成形的可能與否，覆蓋件的某些局部也可借鑒這些資料。但由于覆蓋件往往形狀不規(guī)則，僅用簡單制件的資料判斷是不確切的，也是不夠的。比較好的方法是參考積累下來的已生產(chǎn)過的類似零件數(shù)據(jù)來判斷，這些數(shù)據(jù)中最有價值的是根據(jù)畫圓形網(wǎng)格試驗得到的數(shù)據(jù)。若缺少相關(guān)參考資料，可以通過計算延伸率δ來判斷覆蓋件能否成形(脹形還是拉深，或者是兩者的組合)。具體做法是在制件最深部位以間距50～100mm取若干斷面，分別計算延伸率δ(這時不考慮壓邊圈下凸緣部分材料流人的影響)，參照《沖壓設(shè)計手冊》中所列脹形許可值來判斷可否用脹形方法成形。若延伸率6大于許可值，采用脹形方法可能使制件破裂，則應(yīng)采用拉深方法。但若相鄰斷面的延伸率δ平均值超過30％或延伸率δ的最大值超過40％，時，即使采用拉深的方法，允許壓邊圈下凸緣部分材料流人凸、凹模問，制件局部仍可能破裂。延伸率δ的計算公式如下：式中:l’——制件斷面長度，單位為mm；

l——成形前坯料斷面長度，單位為mm。

5.沖壓工藝設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則①外覆蓋件的同一表面應(yīng)盡可能一次成形，如果分兩次成形，在交接處會殘存不連續(xù)的面，這樣表面噴涂裝飾后外觀效果不良。內(nèi)覆蓋件同相鄰零件的配合形狀尤為重要。②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。對不規(guī)則的形狀只能考慮用拉深成形制出焊接面，當(dāng)采用彎曲工序制作焊接而時，應(yīng)該選擇沒有變薄的沖壓方向為彎曲方向。③覆蓋件在主成形工序之后，一般為修邊、翻邊等工序，在進行主成形工序的坯料形狀尺寸和成形工藝設(shè)計時，應(yīng)充分考慮為后續(xù)工序提供良好的工藝條件，包括變形條件、模具結(jié)構(gòu)、零件定位及送料和取件等。④覆蓋件上的孔一般應(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。如果孔位于不變形或變形極小的部位時，也可在零件成形前沖出。⑤要盡量避免制件在工序之間的回轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。對制件剛度差或往下道工序傳送有困難的工序應(yīng)放在最后，并設(shè)法使每道工序裝料、卸件的作業(yè)時間均等。為了縮短制造周期，完成一個覆蓋件的全套沖模的工序件在沖模中的位置應(yīng)盡量一致，最口使改變也應(yīng)為90°和180°的改變。否則，就需要在沖模制造準備工作中為符合仿形銑床的加工要求而改變主模型的沖壓方向，這需要增加很多時間和物質(zhì)消耗。工序數(shù)直接關(guān)系到壓力機數(shù)量、工裝數(shù)量、傳送裝置數(shù)量以及占地面積、人員和維修工作量等，實踐證明覆蓋件工序數(shù)越少，技術(shù)經(jīng)濟效果越好。一個覆蓋件從板料到零件的過程中，各道工序尺寸和形狀如何逐次變化可用加工要領(lǐng)圖表示。（三）汽車典型沖壓覆蓋件的沖壓工序流程1.發(fā)動機外罩成形工藝路線2.頂蓋成形工藝路線3.左右翼子板4.汽車覆蓋件成形工藝的設(shè)備配置①拉深工序多采用寬臺面雙動壓力機。由于汽車覆蓋件的形狀復(fù)雜，單動壓力機很難達到要求，因此廣泛采用10000～20000kN的雙動壓力機。②廣泛采用單動寬臺面多點壓力機。由于汽車覆蓋件輪廓尺寸大且材料厚度小，因而廣泛采用寬臺面多點壓力機。同時為了縮短換模時間，廣泛采用帶活動臺面的壓力機。③廠房地下應(yīng)設(shè)置廢料處理系統(tǒng)。由于生產(chǎn)量大，沖壓生產(chǎn)中的廢料通常都采用由斜槽自動滑人地下輸送帶，由輸送帶送至廠外，再用打包機打包后，由專用運輸車送出。④應(yīng)采用料堆翻轉(zhuǎn)裝置。汽車覆蓋件中，有許多左、右對稱件。它們用同一落料模下料，但在拉深時毛坯正反方向不同，其中必有一件的毛坯要翻轉(zhuǎn)過來。為了提高生產(chǎn)效率，保證毛坯不受損傷和碼放整齊，就要采用單個毛坯或料堆翻轉(zhuǎn)裝置。四、汽車車架沖壓工藝車架縱梁是汽車上質(zhì)量最大的沖壓件，也是構(gòu)成車架總成的主要部件。車架是汽車所有總成部件的安裝基礎(chǔ)，也是汽車在行駛過程中全部力和力矩的承受者。因此，汽車車架縱、橫梁均采用高強度車架專用中厚鋼板沖壓而成。其板厚與汽車的總質(zhì)量有關(guān)，中小型汽車車架板厚度為3～7mm，重型汽車車架板厚度為8～12mm。1.車架縱梁沖壓工藝車架縱梁是汽車中最長的沖壓件之一，其長度與整車長度近乎相等，由于采用較厚的高強度板沖壓成形，所以需采用大臺面大噸位壓力機。（1）沖裁落料汽車縱梁落料所需的沖裁力較大，若落料凹模和所有沖孔凸模按平刃口、等高計算；EQl40和CAl41汽車縱梁所需總的沖裁力為85000～90000kN。為了減少沖裁力，在落料模設(shè)計上，采用波浪式的凹模刃口，并將沖孔凸模高度分若干個階層，這樣沖裁力可減少2/3左右，所以采用30000～40000kN壓力機可以進行6～8mm厚的縱梁落料。（2）成形對于“匚”字形斷面的縱梁，在大量生產(chǎn)中，由于左右縱梁是對稱件，所以都是采用一套落料沖孔模，只是在壓彎成形中，有左、右壓彎模各一套，在成形中飛邊面朝上或朝下才能分出左右縱梁，其優(yōu)點是便于管理和能夠提高生產(chǎn)效率。不足的是飛邊面朝下的成形縱梁，端頭易開裂，且左梁上需要的孔在右梁上不需要，反之亦然。（3）縱梁沖壓工藝質(zhì)量控制縱梁成形的主要質(zhì)量問題是開裂和回彈。壓彎時開裂可以通過提高材料質(zhì)量、合理地選擇圓角半徑等措施加以解決；而回彈則影響裝配的難易程度和裝配質(zhì)量，所以必須加以控制。影響回彈的原因很多，主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、壓力機氣墊壓力、模具結(jié)構(gòu)及材料的力學(xué)性能等。2.車架橫梁的沖壓工藝一般槽形直梁不落料，由剪切下料工序保證寬度尺寸，然后用模具修兩端邊并沖孔，最后壓彎成形。較復(fù)雜的拱形梁，大多是先落料沖工藝孔(落料形狀可以試驗決定)再成形．最后用斜楔模沖孔，這樣可以保證形狀和孔位精度。發(fā)動機后懸置橫梁及拖曳角撐梁形狀復(fù)雜，一般需4～5道工序完成。選用的壓力機多為8000～12500kN單點或雙點壓力機。橫梁常見的質(zhì)量問題有沖壓開裂、正負回彈、孔位不準確等。對于沖壓開裂問題，可在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上適當(dāng)改變，選用沖壓性能較好的材料。回彈是橫梁普遍存在的質(zhì)量問題，不論正負回彈都會影響裝配的難易程度和裝配間隙，必須想方設(shè)法把回彈值控制在允許的范圍內(nèi)。常見的控制方法有以下三種：①結(jié)