沖壓工藝介紹課件

1、沖壓工藝簡(jiǎn)介,課程目的：對(duì)沖壓工藝深入了解,目錄,一、沖壓工藝分類 二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn) 三、沖壓模具開發(fā)工藝流程 四、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題 五、常見沖壓缺陷及消除方法 六、典型問(wèn)題的解決方法 七、沖壓工藝開發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題,沖壓工藝認(rèn)識(shí),沖壓工藝是什么 安全、質(zhì)量、 效率、成本,一、沖壓工藝分類,沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類,一、沖壓工藝分類,分離工序：也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求 。,一

2、、沖壓工藝分類,成形工序的目的是使板料在不破裂的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。,二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn),1、車身覆蓋件概念,汽車車身的沖壓類零件通常根據(jù)其裝配關(guān)系可分為內(nèi)、外覆蓋件及骨架類結(jié)構(gòu)件，其中車身部分約70100個(gè)件，底盤部分約15 25個(gè)件。,按車身零件的外觀質(zhì)量要求，通常根據(jù)其不同的位置及功能，分為A區(qū)表面，B、C、D區(qū)表面等，并根據(jù)其相應(yīng)的要求，判定沖壓件是否合格。,二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn),根據(jù)車身覆蓋件的生產(chǎn)特點(diǎn)，其表面質(zhì)量的缺欠等級(jí)可分為A類、B類及C類缺欠 。從而對(duì)其進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。,車身覆蓋件基本上是通過(guò)沖壓

3、的手段生產(chǎn)的金屬薄板類零件，材料主要為深沖鋼板，鋁合金，高強(qiáng)度鋼等。,二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn),2、沖壓工序內(nèi)容 （1）沖壓工序分類：,通常：落料 拉延 修邊 沖孔 翻邊 成形 整型 特殊：翻口，墩粗，卷圓，壓合，較平 （2）部分沖壓工序注意點(diǎn) 切口拉延：例如：側(cè)圍后尾燈口采用切口拉延，一般距成型到底5mm處切開，但刀口在距成型到底8mm處接觸板料。,二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn),2、沖壓工序內(nèi)容,（2）部分沖壓工序介紹 修邊：毛刺大（毛刺高度超過(guò)0.5t） ，整形易撕裂：如刃口間隙小，光亮帶大，整形也容易撕裂 沖孔：考慮沖頭強(qiáng)度，廢料排料，沖孔角度比切邊要求高，大于30與切邊要求相當(dāng)（一般小于25度

4、）， 6以下沖孔傾斜角小于5度 較平：五門一蓋包合內(nèi)板邊緣不平順采用 壓合：有翻邊線向內(nèi)移動(dòng)現(xiàn)象,二、覆蓋件沖壓成形特點(diǎn),3、沖壓成形技術(shù)的特點(diǎn),沖壓成形技術(shù)是以大位移、大變形為特征的塑性變形過(guò)程，是依靠金屬的塑性流動(dòng)及硬化完成特定的產(chǎn)品形狀及功能，具有效率高、成本低，易于批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)。 但由于車身覆蓋件形狀復(fù)雜，成形過(guò)程影響因素多，同樣容易產(chǎn)生各種各樣的沖壓缺陷，如起皺、開裂、回彈等。 在A區(qū)的車身表面件還對(duì)暗坑、沖擊線、滑移線，擦傷、劃痕等有著更嚴(yán)格的要求。,三、沖壓模具開發(fā)的工藝流程,工藝流程,四、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題,1、安全問(wèn)題 2、常見沖壓缺陷,四、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題,安全事故： 危

5、害很大 發(fā)生安全事故，公司遭受經(jīng)濟(jì)損失 而自身的損失是無(wú)法估量的,四、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題,安全事故 一只右手掌 兩個(gè)人的右手四指 一個(gè)人的左手四指 一個(gè)左手大拇指 一個(gè)被模具車撞傷,四、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題,安全事故 工藝設(shè)備技術(shù)人員等非操作人員實(shí)例 一次天車大輪掉下一塊砸到安全帽邊上，擦傷上臂 一設(shè)備技術(shù)人員將脾摔裂 天車吊板料偏滑下將腳砍傷 不走人行道，拐彎處被叉車撞傷,1、沖壓生產(chǎn)中的問(wèn)題安全事故,請(qǐng)大家時(shí)刻記住 進(jìn)入沖壓車間，一定遵守沖壓車間的安全操作規(guī)程 在車間內(nèi)也要遵守：一停、二看、三通過(guò)的原則 切記進(jìn)入沖壓車間：安全第一,2、常見沖壓缺陷,在沖壓成形過(guò)程中，以起皺、拉裂對(duì)拉伸件的影響最

6、大，約占零件失效的70%80%，當(dāng)成形狀態(tài)導(dǎo)致兩種失穩(wěn)形式伴隨處現(xiàn)時(shí)，通常問(wèn)題都極難解決，需設(shè)計(jì)及調(diào)試人員花費(fèi)大量精力來(lái)處理 常見的沖壓缺陷： 拉裂 起皺 尺寸超差 表面缺陷 拉延不足 （塑性變形量3）,沖壓成型缺陷表現(xiàn)形式,1）外觀外表面上的微小缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而影響外形的美觀，因此不允許有波紋、暗坑、擦傷、劃傷等破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過(guò)渡均勻。暗坑CAE分析不出，只能在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)。 （2）強(qiáng)度及剛度由于其塑性變形的不均勻性，會(huì)使某些部位剛性較差，導(dǎo)致制件變形。因此外表件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法，一是敲打零件以分

7、辨其不同部位聲音的異同，另一是用手按看其是否發(fā)生松馳和鼓動(dòng)現(xiàn)象。CAE分析不能比較，只能限制變薄率上控制。,（3）產(chǎn)品精度由于沖壓零件不同于機(jī)加工產(chǎn)品，不同部位有不同的公差要求，產(chǎn)品的形狀精度直接影響相關(guān)件的搭接、焊裝及整車的裝配精度。 （4）為保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，沖壓件應(yīng)有一定的安全裕度。比如變薄率允許達(dá)到25，但一般設(shè)計(jì)不超過(guò)20。分析各處變化由哪個(gè)部位引起的；安全裕度有分析軟件，但時(shí)間太長(zhǎng)，一個(gè)普通件,要計(jì)算150次，每次1.5小時(shí)。,五、常見沖壓缺陷的消除方法,1、拉裂 拉裂和局部縮頸是拉伸失穩(wěn)的主要表現(xiàn)形式，拉裂嚴(yán)重時(shí)肉眼便可看出，但無(wú)論是微裂紋還是明顯拉裂都將影響產(chǎn)品的正常工作，導(dǎo)致

8、產(chǎn)品報(bào)廢。,1、拉裂,應(yīng)對(duì)措施： （1）沖壓成形時(shí)產(chǎn)生的裂紋有很多種，解決的辦法也并不相同，首先應(yīng)了解拉裂的位置及原因。可以從應(yīng)變分析 解決：工程應(yīng)變?nèi)?duì)數(shù)是真實(shí)應(yīng)變 （2）CAE分析可以通過(guò)成形極限圖及制件的變薄率來(lái)分析裂紋產(chǎn)生的時(shí)間、位置，從而加以解決,五、常見沖壓缺陷的消除方法,五、常見沖壓缺陷的消除方法,1、拉裂,應(yīng)對(duì)措施： （3）在成形過(guò)程中，通過(guò)減小毛刺，增大凸模R，凹模R，加大側(cè)壁拔模斜度，過(guò)拉延、預(yù)存料，調(diào)整走料狀態(tài)，潤(rùn)滑狀態(tài)，降低壓料力，提高材料拉伸性能等等，都是防止裂紋的有效方法。 （4）形狀差別大，流料不一致，解決流料：裂紋平行走料方向，呈月牙形，彎的側(cè)面流料快，直的一側(cè)

9、流料慢。,五、常見沖壓缺陷的消除方法,起皺、側(cè)壁內(nèi)凹、波紋等現(xiàn)象是壓縮失穩(wěn)的表現(xiàn)形式，不但影響零件的表面質(zhì)量，也會(huì)對(duì)模具造成不必要的磨損。通?？煞譃槭Х€(wěn)類皺紋和堆積形皺紋，受零件形狀及破裂因素的制約，解決起來(lái)比較困難。,2、起皺,五、常見沖壓缺陷的消除方法,應(yīng)對(duì)措施： （1）失穩(wěn)皺紋是由壓應(yīng)力引起的皺紋，主要由于毛坯懸空時(shí)間長(zhǎng)，板料在成形時(shí)受不均勻拉伸力、壓縮力、剪切力等因素的影響，在厚度方向上失穩(wěn)。壓應(yīng)力達(dá)到一定時(shí)皺紋與壓應(yīng)力垂直；不均勻拉伸皺紋與拉應(yīng)力平行；剪應(yīng)力造成皺紋，力與皺紋成45度角。側(cè)壁皺紋是由剪應(yīng)力引起，解決，在另一方向增加拉應(yīng)力，消除剪應(yīng)力。,2、起皺,應(yīng)對(duì)措施： 失穩(wěn)現(xiàn)象：

10、成形過(guò)程中，板料懸空時(shí)間長(zhǎng)；解決辦法：減少長(zhǎng)時(shí)間懸空。例如：門內(nèi)板拐角處板料一直懸空，底部易起皺，將此形狀盡量放在壓料面上（或增加二層臺(tái)階）。 （2）堆積皺紋是由于成形時(shí)，毛坯受制件形狀影響產(chǎn)生較大位移，形成多料區(qū)，在墩死時(shí)，局部表面積料過(guò)剩，而導(dǎo)致的皺紋。成形時(shí)保證材料流動(dòng)均勻性，壓料面隨產(chǎn)品設(shè)置，讓兩側(cè)流料均勻?；虍a(chǎn)品位置增加吃料筋。,五、常見沖壓缺陷的消除方法,2、起皺,五、常見沖壓缺陷的消除方法,應(yīng)對(duì)措施： （3）提高壓料力，調(diào)整拉延筋、沖壓方向，增加成形工序、板料厚度，改變產(chǎn)品及工藝造型以吸收多余材料等方法是解決皺紋的主要手段。油底殼類產(chǎn)品，減小高度差、減小斜度或二次拉延、調(diào)整沖壓方

11、向、在工藝補(bǔ)充面上增加余肉。材料越厚越不易起皺。 （4）翻邊整形產(chǎn)生：無(wú)約束不易解決，在拉伸時(shí)考慮，利用反筋。,2、起皺,五、常見沖壓缺陷的消除方法,3、尺寸超差 車身覆蓋件通常是由3 5序沖壓成形，其中涉及修邊、翻邊，定位、壓料等多種因素，任何問(wèn)題都可能導(dǎo)致制件在焊裝、白車身匹配等環(huán)節(jié)出現(xiàn)缺陷。 判斷零件是否存在尺寸超差，同檢測(cè)手段密不可分，無(wú)論是檢驗(yàn)夾具、測(cè)厚儀、三座標(biāo)測(cè)量機(jī)，關(guān)鍵是要找出導(dǎo)致制件超差的原因，同時(shí)應(yīng)注意所分析的零件要有代表性，在模具或檢測(cè)設(shè)備上的穩(wěn)定性，從而有針對(duì)性地解決問(wèn)題。 為保證尺寸精度，切邊的邊緣壓料面必須大于10mm。德國(guó)理念，消除單件變形產(chǎn)生的綜合變形，人為造成

12、單件變形（憑經(jīng)驗(yàn)確定變形量），來(lái)保證總成或裝配尺寸精度。包合件：一次將車門內(nèi)板在產(chǎn)品基礎(chǔ)上，向內(nèi)側(cè)變形2.5mm，消除包合件變形，保證總成合格。 在檢測(cè)制件時(shí)，先不夾緊制件，查看各部位偏差是否超差，進(jìn)行尺寸超差分析比較好。,4、表面缺陷,通常車身內(nèi)部沖壓件的外觀質(zhì)量不做等級(jí)評(píng)定，但對(duì)外表面件卻有極嚴(yán)格的要求，不允許有A類及B類缺陷，并達(dá)到要求的評(píng)定等級(jí)，因此，諸如劃傷、擦痕，暗坑，沖擊線都有嚴(yán)格的限制。,暗坑的解決措施：,暗坑產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試及沖壓生產(chǎn)的不當(dāng)都有可能誘發(fā)暗坑的出現(xiàn)。 在設(shè)計(jì)上應(yīng)系統(tǒng)分析對(duì)零件的變薄率，應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系，了解在變形區(qū)所產(chǎn)生應(yīng)力梯度的等級(jí)，盡量保證產(chǎn)

13、品塑性變形的均勻性。應(yīng)力突變處易產(chǎn)生暗坑。 當(dāng)產(chǎn)品形狀導(dǎo)致的材料流動(dòng)不均勻，局部多料時(shí)，宜增加工藝補(bǔ)充形狀。 A柱：過(guò)渡棱 降低（過(guò)渡凸臺(tái)降低）降低0.1-0.2 將凹坑部位模具用火焰烤一下，模面作微量變化也可減小缺陷 。 車門扣手采用負(fù)間隙解決暗坑。 調(diào)試過(guò)程中，暗坑位置不固定，一般是氣壓不穩(wěn)造成的。 淬火也是造成表面缺陷的重要原因之一,暗坑的解決措施：,數(shù)控加工時(shí)由于鑄件缺陷（有燒焊區(qū)、局部硬點(diǎn)）導(dǎo)致加工刀具局部吃刀量不一致，或因刀具運(yùn)動(dòng)軌跡不連續(xù)，應(yīng)在調(diào)試時(shí)加以修正。如暗坑較淺，面積較大時(shí)，應(yīng)用油石打磨過(guò)渡，做大面積光順處理，產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試及沖壓生產(chǎn)的不當(dāng)都有可能誘發(fā)

14、暗坑的出現(xiàn)。如暗坑面積小且不深，可考慮局部氣焊烘烤處理，再?gòu)睦锵蛲庥糜褪瘨伖狻?暗坑的解決措施：,在調(diào)試過(guò)程中由于氣墊壓力不穩(wěn)，也容易導(dǎo)致塑性變形不均勻，可在拉延結(jié)束時(shí)，增加3 5秒的延時(shí)保壓處理。 在拉延后工序，由于修邊鑲塊、翻邊鑲塊著色不均勻，造成局部壓料不實(shí)，導(dǎo)致修邊或翻邊時(shí)材料流動(dòng)，即使增加壓料力也無(wú)法解決，也是暗坑產(chǎn)生的常見因素（壓料區(qū)不能小于10mm）。 在用油石對(duì)型面進(jìn)行蹭光時(shí)，應(yīng)交叉進(jìn)行逐步推進(jìn)，可將型面分成幾部分依次進(jìn)行蹭光。全部完成后進(jìn)行淬火。對(duì)淬火后的凸模型面進(jìn)行檢查（刃口尺、研板）。,沖擊線及滑移線,成形沖擊線是影響表面件質(zhì)量的另一個(gè)主要的問(wèn)題，板料在模腔內(nèi)與凸、凹模接

15、觸所產(chǎn)成的痕跡可分為第一沖擊線和第二沖擊線。 第一沖擊線產(chǎn)生的原因是板料在凹模與壓料圈閉合后，受凸模作用成形時(shí)，板料流經(jīng)凹?？趫A角，由摩擦及材料硬化，形成的痕跡。如凹?？趫A角R值較大（一般超過(guò)R8沖擊線減?。?，且光潔度較高，劃痕會(huì)比較輕。 第二沖擊線主要是板料在模腔內(nèi)與上下模的凸R發(fā)生相對(duì)位移所產(chǎn)生的劃痕，通常要比第一沖擊線要輕。 滑移線是板料在成形初期與凸模的高點(diǎn)接觸時(shí)，產(chǎn)品脊線區(qū)域已產(chǎn)生塑性變形，如前后兩側(cè)在成形后期得不到有效控制，非常容易使板料沿脊線向上部滑移，形成外脊?jié)L線，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。,解決措施：,分析產(chǎn)生的時(shí)間，原因，與模具相對(duì)應(yīng)的部位，及材料的變形程度通過(guò)控制材料流動(dòng)加以解決

16、。 壓料面設(shè)計(jì)合理，盡量接觸面大，減小滑移趨勢(shì)。外板控制滑移線，主要控制材料流動(dòng)。翼子板上部設(shè)主附拉延筋。,沖壓成形技術(shù)的發(fā)展方向,拼焊板：在成形過(guò)程中，強(qiáng)度較低一側(cè)趨向強(qiáng)度高的一側(cè)移動(dòng)，通過(guò)調(diào)整拉延筋阻力（和焊線位置）控制拼焊線的移動(dòng)。焊縫處易開裂，薄厚板過(guò)渡區(qū)制件表面產(chǎn)生波紋。 高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼沖壓：減少成形整形工序，有較平工序也難達(dá)到理想效果。必須考慮回彈。 熱成型技術(shù)：可達(dá)800以上，一般在400 進(jìn)行成形，目前使用的CAE不能分析。一汽邁騰，有13個(gè)件是加熱成形件 高壓脹型技術(shù)：一汽速騰，有18個(gè)件是管形件，用脹形完成 硬質(zhì)鋁合金：注意拉延前的成形性，大紅旗車身用鋁合金件,六、典型

17、問(wèn)題的解決方法,1、側(cè)圍部分： 1）前門上部外觀棱線缺陷：降低第一次翻邊成形的深度，增加第二次翻邊與第一次的重合區(qū)域；第一次翻邊成形保證棱線質(zhì)量，第二次翻邊成形保證產(chǎn)品形狀。 2）A柱上部有聚料趨勢(shì)：產(chǎn)品局部增加個(gè)“鼻梁”，把多余料吃掉?；究梢越鉀Q缺陷。,2、頂蓋外板 1）易出現(xiàn)暗坑、開裂、沖擊線、變形不足和回彈缺陷。 2）變形不足增大變薄率：德國(guó)達(dá)到4，日本達(dá)到3，一汽最大3.8。拉延四周鎖死，四角增大工藝補(bǔ)充。 3）暗坑：合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)；翻邊過(guò)程中，模具壓料(用氮?dú)飧祝┮共牧湘i死狀態(tài)，四角局部增加消除暗坑的鑲塊或改變局部凸凹模間隙（間隙變?。?4）外板回彈：工藝設(shè)計(jì)階段進(jìn)行回彈補(bǔ)償，目

18、前回彈量是靠經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品特點(diǎn)完成的（此件3mm)。頂蓋較輕，工藝不能完全解決，只能靠加大塑性變形改善。,3、門外板問(wèn)題 1）門外板是車身外覆蓋件關(guān)鍵部件，表面質(zhì)量和尺寸精度要求高，匹配關(guān)系復(fù)雜；此外，門外板一般剛性比較差，易產(chǎn)生回彈、暗坑等缺陷，淺拉伸件、表面平緩、塑性變形不足。 2) 雙件拉延中間距離小，成形不足，距離大材料利用率低 3) 回彈問(wèn)題：在工藝設(shè)計(jì)階段，作工藝補(bǔ)充時(shí)應(yīng)考慮其拉延過(guò)程中變形盡量充分，窗口部分可作工藝形狀，增加塑性變形，最小塑性變形程度大于2。 4）暗坑（門扣手）：工藝設(shè)計(jì)階段，模面設(shè)計(jì)時(shí)采用強(qiáng)壓手段，強(qiáng)壓面下降0.3mm（扣手拉延凹模面）。調(diào)試時(shí)，可降低暗坑出凹模，門

19、扣手型面過(guò)渡一定順暢。 5）圖示B處圓角太小，需要后工序整形，容易引起其他部分暗坑缺陷。解決辦法：產(chǎn)品更改；圓角盡量小。拉延流料完全鎖死，不易產(chǎn)生大面皺、波紋和滑移線。,門外板圖,B,回彈區(qū)域,4、翼子板問(wèn)題分析 1）棱線位移問(wèn)題： 工藝設(shè)計(jì)、模具調(diào)試過(guò)程中保證前后進(jìn)料均勻。 2)翻邊小的盡量避免采用成形工藝，否則破壞產(chǎn)品外觀棱線質(zhì)量，產(chǎn)生原因：短邊在成形初期不工作且無(wú)約束，導(dǎo)致兩側(cè)材料向中間匯聚。 3）避免成形類翻邊，可通過(guò)局部先翻后翻等手段，平衡過(guò)程中產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)。,5、轎車行李箱外板類零件問(wèn)題分析： 1）此零件燈口處整形開裂：解決：拉延時(shí)在易裂處各增加一個(gè)小凸包，為后序整形預(yù)存一些材料。 2）翻邊輪廓線為曲線，上部翻邊為缺料翻邊，而下部分翻邊為多料翻邊，翻邊過(guò)程中出現(xiàn)材料流動(dòng)，上部和下部的型面相對(duì)于翻邊面為弱區(qū)，因此會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致翻邊后產(chǎn)生回彈。（拉延和修邊后未產(chǎn)生回彈）。 3)上部翻邊回彈解決：先翻中間8mm，再翻兩邊位置（和威虎機(jī)蓋后側(cè)相似），下部翻邊回彈解決：先翻兩端，再翻中間。（和威虎機(jī)蓋前端相似）,6、門內(nèi)板問(wèn)題分析： 1)易產(chǎn)生起皺、破裂缺陷 2）在拉伸過(guò)程中，兩側(cè)直邊材料向角部匯聚，此處高低差較大，形成聚料趨勢(shì)。