车身覆盖件冲压工艺,国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计

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  1. 汽车四大工艺详细介绍是什么?
  2. 汽车模具的发展趋势
  3. 汽车冲压工艺的发展趋势是什么?
  4. 冲压工艺与冲模设计的书籍内容
  5. 什么叫覆盖件
  6. 冲压工艺及模具设计的图书目录
  7. 冲压详细资料大全

开发一款车型几百个零件上千套模具,每个零件都需要开发新模具,汽车覆盖件、结构件、梁类件都离不开模具,模具开发周期长、成本大、要求精度高,开发的每个环节对模具质量、尺寸精度都有一定要求。

接到订单以后,签订商务合同,具体要求和协议都在合同里面有详细规定,由客户提品数据。

根据客户提供的数据,进行白光扫描,通过SE分析(同步工程)得出制件状态。

车身覆盖件冲压工艺,国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计
(图片来源网络,侵删)

利用CAE仿真模拟,排查模具开发的可行性存在的问题,得出结论

通过CAE仿真的结果将数据提交的冲压工艺设计,也就是工法设计,通过数据分析制件制作难度系数需要模具开发几道工序,哪序修边,哪序冲孔、翻边这些工序如何安排都是冲压工艺设计需要做的工作

冲压工艺设计完成以后将数据反馈给模具结构设计人员,有结构设计人员对模具进行画图设计并出图纸。

模具图纸画好以后提交到模型制作公司(模具保丽龙制作)模型制作好以后进行模具铸造。

模具铸造好以后进行数控加工、组装、模具钳工调试合格的产品

模具调试完成以后交付客户产品

汽车四大工艺详细介绍是什么

汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘,构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。

它们在工艺设计、模具加工、设备选择及质量控制(尺寸公差、形状精度、零件刚度、表面质量)等方面都具有与一般冲压零件不同的特点。车身加强件和底盘加强件,加强件起到增强车身强度来抵抗车身扭转。

相关如下

汽车覆盖件成形过程:

有限元分析随着非线性理论、有限元方法和计算机技术的迅速发展,一种融计算机图形学、数值计算方法和塑性成形理论于一体的板料冲压成形数值模拟技术正逐步走向工业实用阶段。

已经形成商品化的板料冲压成形数值模拟软件有:PAM-STAMP、DNAFORM、AUTO:FORM等。这些软件均具有完整的前、后处理程序,可以直观地显示材料变形、流动的详细过程,了解材料应力、应变的分布情况及起皱、破裂的形成经过,并最终获得成形所需的载荷及零件冲孔修边的回弹。

汽车模具的发展趋势

汽车四大工艺详细介绍与描述如下:1、冲压:将钣件按照设计要求使用模具冲压成型。冲压成形工艺在汽车车身制造工艺中占有重要的地位特别是汽车车身的大型覆盖件因大多形状复杂结构尺寸大有的还是空间曲面并且表面质量要求高。2、焊接:按照设计要求将各钣件焊接成白车身。焊接工艺和焊接方法等因素有关操作时需根据被焊工件的材质、牌号、化学成分焊件结构类型焊接性能要求来确定。3、涂装:对白车身进行前处理、底涂及面涂。汽车涂装工艺一般可分为两大部分:一是涂装前金属的表面处理也叫前处理技术;二是涂装的施工工艺。4、总装:将发动机等全部内外饰件装配到车身上最后变成整车。整车经过各项指标检测后就是完成车。

汽车冲压工艺的发展趋势是什么?

国内外汽车模具行业的发展中,中国汽车模具行业产销需求与转型升级前瞻模具技术呈现出以下的九展趋势。

1、模具三维设计地位得以巩固  模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容,是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。日本丰田、美国通用等公司已实现了模具的三维设计,并取得了良好的应用效果。国外在模具三维设计中取的一些做法值得我们借鉴。模具三维设计除了有利于实现集成化制造外,另一个优点就是便于干涉检查,可进行运动干涉分析,解决了二维设计中的一个难题。  2、冲压成形过程的模拟(CAE)作用更加凸显  近年来,随着计算机软件和硬件的快速发展,冲压成形过程的模拟技术(CAE)发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家,CAE技术已成为模具设计制造过程的必要环节,广泛用于预测成形缺陷,优化冲压工艺与模具结构,提高了模具设计的可靠性,减少了试模时间。国内许多汽车模具企业在CAE的应用中也取得了显着进步,获得了良好的效果。CAE技术的应用可大大节省试模的成本,缩短冲压模具的开发周期,已成为保证模具质量的重要手段。CAE技术正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。

3、数字化模具技术已成主流方向  近年来得到迅速发展的数字化模具技术,是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。所谓数字化模具技术,就是计算机技术或计算机技术(CAX)在模具设计制造过程中的应用。总结国内外汽车模具企业应用计算机技术的成功经验,数字化汽车模具技术主要包括以下方面:①可制造性设计(DFM),即在设计时考虑和分析可制造性,保证工艺的成功。②模具型面设计的技术,发展智能化的型面设计技术。③CAE分析和仿真冲压成形的工艺过程,预测和解决可能出现的缺陷和成形问题。④用三维的模具结构设计取代传统的二维设计。⑤模具的制造过程用CAPP、CAM和CAT技术。⑥在数字化技术指导下处理解决试模过程中和冲压生产中出现的问题。  4、模具加工自动化迅猛发展  先进的加工技术与装备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置(ATC)、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工,由中低速加工发展到高速加工,加工自动化技术发展十分迅速。

5、高强度钢板冲压技术是未来发展方向  高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性,在汽车上的使用量不断增加。目前,在汽车冲压件上使用的高强度钢主要有烤漆硬化钢(BH钢)、双相钢(DP钢)、相变诱导塑性钢(TRIP钢)等。国际超轻车身项目(ULSAB)预计2010年推出的先进概念车型(ULSAB―AVC)中%的材料为高强度钢,先进高强度钢板在整车用材的比重将超过60%,而其中双相钢的比例将占车用钢板的74%。

现在大量用的以IF钢为主的软钢系列将被高强度钢板系列替代,高强度低合金钢将被双相钢和超高强度钢板替代。目前,国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件,所用材料的抗拉强度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高强度钢板冲压技术,是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。

6、新型模具产品适时推出  随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展,级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。级进模是一种高新技术模具产品,技术难度大,制造精度要求高,生产周期长,多工位级进模将是我国重点发展的模具产品之一,形状复杂的冲压件,特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件,越来越多地用级进模成形。

7、模具材料与表面处理技术将受到重用  模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来,除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外,国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料,是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性,其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好,而且成本比合金铸铁低,因此在汽车冲压模具中应用较多。

8、管理的科学化与信息化是模具企业发展方向  汽车模具技术发展的另一个重要方面是管理的科学化与信息化。管理的科学化使模具企业不断地向准时制造(Just-in- TimeManufacturing)和精益生产(LeanProduction)的方向发展,企业管理更加精准,生产效率大幅提高,无效的机构、环节和人员不断精简。随着现代管理技术的进步,许多先进的信息化的管理工具,包括企业管理系统(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、项目管理(PM)等,在模具企业得到广泛应用。  9、模具的精细化制造是必然趋势  所谓的模具精细化制造,是对模具的开发过程和制造结果而言的,具体地表现为冲压工艺和模具结构设计的合理化、模具加工的高精度、模具产品的高可靠性和技术管理的严密性。模具精细化制造其实并不是一项单一的技术、二是设计、加工和管理技术的综合反映。模具精细化制造的实现除了靠技术上精益求精,还要靠严密的管理来保障。

2011年8月末,我国汽车保有量首次突破1亿辆,全国机动车保有量高达2.19亿辆,2011年全年累计生产汽车1841.89万辆。预计到2020年,我国汽车保有量将突破2亿辆,届时每年更新量仍将高达1500万辆左右,加上每年约500万辆的出口量,汽车年产量仍将保持2000万辆的规模。

我国贵为世界汽车产销第一大国,汽车保有量也有望全球第一,但却始终无法生产出自己的高档车,这与被誉为“汽车工业之母”的汽车模具工业发展滞后有莫大关系。

汽车模具是指应用于汽车领域的模具,被誉为“汽车工业之母”,汽车生产中90%以上的零部件需要依靠模具成形。

汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具,是车身制造技术的重要组成部分,也是形成汽车自主开发能力的一个关键环节。汽车模具产品包括汽车覆盖件模具、轮胎模具、内外饰塑件模具、车灯模具、汽车保险杆模具、汽车仪表板模具等。

在德国、美国、日本等汽车制造业发达国家,模具产业超过40%的产品是汽车模具,而在我国仅有1/3左右的模具产品是为汽车制造业服务。一般情况下,制造一辆普通轿车本身便需要约1500个模具,当中有接近1000个的冲压模具和超过200个的内饰件模具。受我国汽车行业快速发展的影响,我国汽车模具行业呈现较快增长,市场容量不断扩大。并且随着我国汽车模具行业产业结构的不断优化和技术的不断进步,高档汽车模具产品占整个行业的比重也逐渐提升,预计未来五年的年均增速仍将超过15%。

冲压工艺与冲模设计的书籍内容

冲压工艺是完成金属塑性成形的方法之一,通常靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件。如车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件,还有大量的汽车零部件,如发动机的排气弯管及消声器、空心凸轮轴、油底壳、发动机支架、框架结构件、横纵梁等等,都是经冲压成形技术正向精密、多功能、高效节能、安全清洁的方向发展,冲压工件的制造工艺水平及质量,在较大程度上对汽车制造质量有直接的影响。下面化简单介绍下汽车冲压工艺的发展趋势:

一、冲压工艺的适应性选择

冲压工艺的适应性即所设计的冲压件在尺寸大小、尺寸精度与基准、结构外形等是否符合冲压加工的工艺要求。汽车冲压件都应具有良好的工艺品性和经济性,衡量其水平的重要标志有冲压件的工序数、车身总成的分块数目和尺寸大小、冲压件的结构等因素。

减少冲压过程的工序数,意味着减少冲压件数、节省工装数目、简化冲压过程的传送装置,缩减操纵职员和冲压占地面积,是节约投资额和能耗的极好措施。而且现代汽车制造大量使用卷料、薄壳式整体车身结构的高强度钢板与镀锌钢板,都要求应用冲压新工艺。

二、现代冲压成形技术的发展趋势

(1)模块式冲压技术

模块式冲压的突出优点在于能把冲压加工系统的柔性与高效生产有机的结合在一起。柔性的含义较广,如冲压件的几何外形的多种要求,只要通过自由编程就可获得,体现了外形的柔性。又如既适用大批量单品种冲压件,更对小批量多品种发挥上风,也表现出柔性。

(2)亚毫米冲压技术

亚毫米冲压技术是指汽车车身冲压件的精度控制在毫米的范围内,与过往制造业通行的误差相比,是个非常大的进步。这是一个以进步冲压质量和制造技术为目标的综合项目。

亚毫米冲压的中心是冲压件的精度与灵敏度两个目标,精度就是使冲压件尺寸正确度控制在毫米或亚毫米的水平,其关键是控制车身支架、立柱等结构件的尺变动,并使车身覆盖件分块度大,如用整体左右侧板和顶盖板等。灵敏度含义则是指包括模具设计、试样制造和工装预备时间,以达到极大缩短新车型制造周期的目的,该项目饮食有冲压和装配的集成设计、冲压系统灵敏设计和制造、冲压过程的智能检测和监控、全系统集成等。

(3)特种冲压成形技术

现代汽车冲压件的技术要求朝着结构复杂、分块尺寸增大、相关边的零部件较多、承载能力变大和内应力限制严格等方向发展。这要求并促进特种冲压成形技术如液压成形、精密成形、爆炸成形、旋压成形、无模成形、激光成形和电磁成形技术的发展。

(4)冲压过程自动监控

现代冲压技术的另一个重要特点是对冲压过程进行自动监控以保护冲压件的质量。在亚毫米冲压项目的自动检测和监控中,其研究成果就包括有:1、冲压过程的特征分析在线传诊断和检测系统;2、高速和非接触的冲压件丈量系统;3、冲模维护的科学猜测系统;4、冲压成形关键参数的在线调节和补偿系统等。

冲压过程引起工件质量发生变化的原因主要有凹凸冲模的磨损、裂纹及冲模错位等,这些微小变化可由高分辩率的位移转感器和冲压力转感器进行跟踪检测。其中位移丈量是极重要的一种丈量,该装置通常由安装在模具上方的关源和位于下方的接收单元构成,可监视偏差、跟踪全过程、及时输出监测信息和进行报警停机。

三、配套冲压油的选用

汽车配件的冲压中,影响冲压拉伸成品率的因素大致有冲压设备的精度、模具设计的合理性、冲压模具的质量、冲压油的性能等方面,如何选用冲压油也是冲压技术的一项重要课题:

(1)硅钢板:硅钢板是比较容易冲切的材料,一般为了工件成品的易清洗性,在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。另外硅钢板用的冲压油的防锈性能和抗腐蚀性能要符合一定的要求,可以避免工件生锈、保护操作环境、产生***性气体等问题。

(2)碳钢板:碳钢板冲压在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。根据难易和给拉伸油方法及脱脂条件来决定较佳粘度。其次必须考虑使成形容易的油性、防止卡咬的极压性、防锈性、脱脂性以及在焊接时不产生有毒气体。

(3)镀锌钢板:镀锌钢板就是表面有热浸镀或电镀锌层的焊接钢板,因为和氯系添加剂会发生化学反应,所以在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题,而使用硫型冲压油可以避免生锈问题,但冲压加工后应尽早脱脂。

(4)铜、铝合金板:因为铜铝具有较好的延展性,所以在选用冲压油时可以选择含有油性剂、滑动性好的冲压油,避免使用含有氯型添加冲压油,否则冲压油腐蚀铜、铝合金,使其表面变黑。

(5)不锈钢:不锈钢是容易产生硬化的材料,要求使用油膜强度高、抗烧结性好的拉伸油。一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油,在保证极压加工性能的同时,避免工件出现毛刺、破裂等问题。

以上就是现化汽车冲压技术的发展趋势,选用适合工艺的冲压油可以提高工件质量和效率。

什么叫覆盖件

前言

第1章 冲压加工的基础

1.1 冲压加工的特点及其应用

1.2 冲压工艺的分类

1.3 金属冲压变形的基本概念

1.3.1 金属塑性变形的物理概念

1.3.2 塑性变形的基本方式

1.3.3 金属的塑性与变形抗力

1.3.4 影响金属塑性和变形抗力的主要因素

1.3.5 金属冲压时变形毛坯内点的应力与应变

1.3.6 金属塑性变形的屈服条件

1.3.7 塑性变形时应力与应变的关系

1.3.8 硬化与硬化曲线

1.4 金属冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类

1.4.1 变形毛坯的分区

1.4.2 变形区的应力应变特点

1.4.3 冲压成形中的变形趋向性及其控制

1.5 板料冲压成形性能及冲压材料

1.5.1 板料的冲压成形性能

1.5.2 板材冲压成形试验的试验方法

1.5.3 金属板料的力学性能与冲压成形性能的关系

1.5.4 常用的冲压材料及其性能

1.6 冲压设备的选用及模具安装

1.6.1 冲压设备的选用

1.6.2 模具的安装

习题与思考题

第2章 冲裁工艺及冲裁模设计

2.1 冲裁变形分析

2.1.1 冲裁变形时板料变形区受力分析

2.1.2 冲裁时板料的变形过程

2.1.3 冲裁件断面质量及其影响因素

2.2 冲裁模具的间隙

2.2.1 间隙对冲裁件尺寸精度的影响

2.2.2 间隙对模具寿命的影响

2.2.3 间隙对冲裁工艺力的影响

2.2.4 间隙值的确定

2.3 凸模与凹模刃口尺寸的计算

2.3.1 冲裁模刃口尺寸计算的基本原则

2.3.2 刃口尺寸的计算方法

2.4 冲裁力和压力中心的计算

2.4.1 冲裁力的计算

2.4.2 压力机公称压力的选取

2.4.3 降低冲裁力的措施

2.4.4 冲压模具压力中心的确定

2.5 排样设计

2.5.1 材料的经济利用

2.5.2 排样方法

2.5.3 搭边和条料宽度的确定

2.6 冲裁工艺设计

2.6.1 冲裁件的工艺性分析

2.6.2 冲压加工的经济性分析

2.6.3 冲裁工艺方案的确定

2.7 冲裁模的结构设计

2.7.1 单工序冲裁模

2.7.2 复合冲裁模

2.7.3 级进冲裁模

2.8 冲裁模主要零部件的结构设计与标准选用

2.8.1 模具零件的分类和标准化

2.8.2 凸模与凸模组件的结构设计

2.8.3 凹模的结构设计

2.8.4 定位零件的设计

2.8.5 卸料与推件零件的设计

2.8.6 标准模架和导向零件

2.8.7 弹性元件的选择

2.9 精密冲裁工艺与精冲模具简介

2.9.1 精密冲裁概述

……

第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计

第4章 拉深工艺与拉深模具设计

第5章 其他成形工艺及模具设计

第6章 汽车覆盖件成形工艺及模具设计

第7章 多工位精密级进模的设计

第8章 冲压工艺规程的编制

附录

参考文献

冲压工艺及模具设计的图书目录

汽车覆盖件(以下简称覆盖件)是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。轿车的车前板和车身、载重车的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。

覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状,它既是外观装饰性的零件,又是封闭薄壳状的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。

一、覆盖件的分类

按功能和部位分类,可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求,内部覆盖件的形状往往更复杂。

按工艺特征分类如下:

(1)对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。

(2)不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板,翼子板,侧围板等。这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种。

(3)可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件,也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。

(4)具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板,其凸缘面可直接选作压料面。

(5)压弯成型的覆盖件。

以上各类覆盖件的工艺方案各有不同,模具设计结构亦有很大差别。

二、覆盖件的特点和要求

同一般冲压件相比,覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。因此,在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来,作为一各特殊的类别加以研究和分析。

覆盖件的特点决定了它的特殊要求。

1. 表面质量

覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观,因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀,覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅,不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求,更要满足表面装饰的美观要求。

2. 尺寸形状

覆盖件的形状多为空间立体曲面,其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来,因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。主模型是覆盖件的主要制造依据,覆盖件图上标注出来的尺寸形状,其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等,都应和主模型一致,图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取,从这个意义上看,主模型是覆盖件图必要的补充。

3. 刚性

覆盖件拉延成型时,由于其塑性变形的不均匀性,往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声,用这样零件装车,汽车在高速行驶时就会发生振动,造成覆盖件早期破坏,因此覆盖件的刚性要求不可忽视。检查覆盖件刚性的方法,一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同,另一是用手按看其是否发生松驰和鼓动现象。

4. 工艺性

覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都用一次成型法,为了创造一个良好的拉延条件,通常将翻边展开,窗口补满,再加添上工艺补充部分,构成一个拉延件。

工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分,它既是实现拉延的条件,又是增加变形程度获得刚性零件 的必要补充。工艺补充的多少取决于覆盖件的形状和尺寸,也和材料的的性能有关,形状复杂的深拉延件,要使用08ZF钢板。工艺补充的多余料需要在以后工序中去除。

拉延工序以后的工艺性,仅仅是确定工序次数和安排工序顺序的问题。工艺性好可以减少工序次数,进行必要的工序合并。审查后续工序的工艺性要注意定位基准的一致性或定位基准的转换,前道工序为后续工序创造必要的条件,后道工序要注意和前道工序衔接好。

冲压详细资料大全

第一章 板料冲压成形的理论基础

第一节 塑性与塑性成形的基本概念

一、塑性及其影响因素

二、塑性成形及其特点

三、塑性变形的物理基础

四、塑性变形的力学基础

第二节 冲压成形的应力与变形特点

一、冲压成形的应力与应变

二、冲压成形区域

第三节 板料的冲压成形性能

一、板料成形性能分类

二、板料成形性能的指标与实验

三、成形极限图

第四节 板料成形问题的求解方法

一、主应力法及其在板成形分析中的应用

二、冲压成形的有限元模拟技术

习题

第二章 冲裁工艺及模具

第一节 冲裁工艺设计

一、冲裁变形过程及断面分析

二、冲裁件的工艺性

三、冲裁力的计算与降低冲裁力的方法

四、冲裁模间隙

五、冲裁模刃口部分尺寸的确定

第二节 冲裁模具设计

一、冲裁模的分类

二、冲裁模典型结构

三、冲模闭合高度和压力机的装模高度

四、冲模的压力中心

五、冲裁模典型零件的结构设计

第三节 精密冲裁工艺及模具

一、精密冲裁概述

二、精冲工艺

三、精冲模具

四、精冲设备

五、经济型精冲技术

习题

第三章 弯曲变形及弯曲模具

第一节 弯曲变形过程的特点

一、中性层的内移

二、变形区内板料的变薄和增长。

三、变形区板料剖面的畸变、翘曲和破裂

第二节 最小弯曲半径

一、最小弯曲半径的概念及影响因素

二、最小弯曲半径的值

第三节 弯曲回弹

一、影响弯曲回弹的因素

二、减小弯曲回弹的措施

第四节 弯曲件坯料长度计算

一、弯曲角为90。的弯曲件

二、圆角半径r〉O.5t的弯曲件

三、圆角半径r〈O.5t的弯曲件

四、铰链式弯曲

第五节 弯曲力的计算

一、自由弯曲力

二、校正弯曲力

第六节 弯曲模具的设计

一、工作部分尺寸的确定

二、弯曲模具的主要结构

习题

第四章 拉深工艺及拉深模设计

第一节 拉深过程及力学分析

一、拉深变形过程及变形分析

二、拉深变形的应力应变状态

三、拉深件起皱与拉裂

四、圆筒形零件拉深的力学分析

五、拉深力的经验计算公式

第二节 圆筒形件拉深毛坯的设计

一、毛坯的计算原则及方法

二、修边余量的确定

三、毛坯直径的计算公式

第三节 无凸缘筒形件的拉深

一、拉深系数和极限拉深次数

二、影响极限拉深系数的因素

三、拉深系数和拉深次数的确定

四、首次拉深与以后各次拉深的变形特点

第四节 带凸缘筒形件的拉深

一、变形特点

二、带凸缘筒形件的拉深极限及拉深次数的确定

第五节 其他形状零件的拉深

一、阶梯形件拉深

二、锥形、球形件的拉深

三、盒形件的拉深

第六节 拉深工艺设计实例

第七节 拉深模具设计要点

一、拉深模工作部分参数确定

二、凸、凹模工作部分尺寸的确定

三、不用压边圈的工作模结构

四、用压边圈的工作模结构

第八节 拉深力、压边力和拉深功

一、拉深力

二、压边力

三、拉深功

四、选择压力机的原则

第九节 各种典型拉深模的结构实例

第十节 变薄拉深

一、概述

二、变薄拉深工艺计算

三、变薄拉深模具设计要点

第十一节 拉深成形中的润滑和退火

一、润滑

二、退火

习题

第五章 局部成形

第一节 胀形

一、起伏成形

二、管形凸肚

第二节 翻边

一、内孔翻边

二、外缘翻边

三、特殊翻边模结构

第三节 缩口与扩口

一、缩口变形程度

二、扩口

第四节 整形与压印

习题

第六章 其他成形工艺

一、旋压

二、爆炸成形

三、电磁成形

四、无模多点成形

五、板料数控渐进成形

六、板料的液压成形

七、超塑性成形

习题

第七章 汽车覆盖件成形技术

第一节 概述

一、汽车覆盖件的定义

二、覆盖件成形的特点

三、对覆盖件的要求

四、覆盖件冲模的分类

第二节 覆盖件拉深成形模具设计

一、拉深件的冲压方向

二、工艺补充部分设计

三、压料面的确定

四、工艺孔及工艺切口

五、导向

六、拉深筋和拉深槛

七、坯料定位

八、通气孔

九、到位标志器

第三节 覆盖件切边模设计

一、切边模的分类

二、设计切边模应考虑的问题

三、切边刃口的结构形式

四、废料切刀

五、典型零件工艺实例

习题

第八章 冲压工艺设计

第一节 工艺设计的内容与步骤

一、冲压工艺设计程序

二、冲压工艺方案的确定

第二节 典型冲压件工艺设计实例

习题

第九章 多工位级进模

第一节 概述

第二节 排样图设计

一、排样设计原则

二、工序的确定与排序

三、载体设计

四、分段切除余料的连接方式

五、步距与定位方式

六、侧刃和导正销孔位置的安排

第三节 多工位级进模连续拉深排样设计和工艺计算

一、拉深系数和相对拉深高度

二、料宽和步距

三、带料连续拉深工艺计算

第四节 多工位级进模的结构设计

第五节 多工位级进模零、部件设计

一、凸模

二、凹模

三、卸料装置

四、导料装置

五、定位装置

六、微调装置

七、镦实装置

八、防止工件和废料上升装置

九、顶出装置

十、自动监测和保护装置

习题

第十章 冲压生产中的常见问题及对策

第一节 冲裁加工中常见的问题及解决措施

一、冲裁毛刺及其消除方法

二、防止冲裁件端面粗糙的措施

三、落料件产生挠曲及防止措施

四、冲小孔时应注意的问题

五、获得精密外轮廓件的方法

六、冲细小孔的问题

七、冲孔凸模的脱落和折断

八、防止废料上升和堵塞的措施

九、如何冲制接近边缘的孔

第二节 弯曲成形中常见的问题及解决措施

一、减小弯曲回弹的方法

二、控制弯曲件精度的方法

三、弯曲件孔的位置精度及控制

四、弯曲后出现挠度和扭转的控制

五、弯曲端面不平问题

六、弯曲件的底部凸起及防止措施

七、弯曲件表面擦伤问题

八、弯曲模的磨损问题

第三节 拉深成形中常见的问题及解决措施

一、拉深裂纹产生的原因及防止措施

二、防止拉深起皱的方法

三、球形件的拉深皱纹及其防止措施

四、盒形件拉深时的侧壁回弹

五、盒形件侧壁凹陷

六、拉深件底部鼓起或塌陷

七、拉深模的磨损问题

八、拉深时的摩擦高温黏结

九、浅盒形件拉深出现的问题

十、不锈钢的拉深问题

第四节 局部成形的常见问题及防止措施

一、胀形时产生裂纹的原因及其预防措施

二、翻边时边缘产生裂纹的原因及其预防措施

参考文献

……

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中,有60~70%是板材,其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包,容器的壳体,电机、电器的铁芯矽钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、脚踏车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力,使板料在模具里直接受到变形力并进行变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料,模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合变形抗力高,塑性较差的板料加工;后者则在室温下进行,是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工(或压力加工)的主要方法之一,也隶属于材料成型工程技术。

冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。

基本介绍 中文名 :冲压 外文名 :sheet metal forming;stamping 注音 :chòng yā 全称 :冷冲压 适用领域 :汽车生产 加工特点,存在问题,解决方案,工艺分类,分离工序,成形工序,材料,模具,专用设备,润滑,安全生产, 加工特点 冲压件与铸件、锻件相比,具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件,以提高其刚性。由于用精密模具,工件精度可达微米级,且重复精度高、规格一致,可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工,或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件,但仍优于铸件、锻件,切削加工量少。 冲压件 冲压是高效的生产方法,用复合模,尤其是多工位级进模,可在一台压力机(单工位或多工位的)上完成多道冲压工序,实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高,劳动条件好,生产成本低,一般每分钟可生产数百件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 冲压三通 (1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 (2) 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 (3) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒针,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。 (4) 冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。 由于冲压具有如此优越性,冲压加工在国民经济各个领域套用范围相当广泛。例如,在宇航,航空,军工,机械,农机,电子,信息,铁道,邮电,交通,化工,医疗器具,日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它,而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机,火车,汽车,拖拉机上就有许多大,中,小型冲压件。小轿车的车身,车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计,脚踏车,缝纫机,手表里有80%是冲压件;电视机,收录机,摄像机里有90%是冲压件;还有食品金属罐壳,钢精锅炉,搪瓷盆碗及不锈钢餐具,全都是使用模具的冲压加工产品;就连电脑的硬体中也缺少不了冲压件。 存在问题 1、模具问题 冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集型产品。所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益的。 2、安全问题 冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害,而且操作者的安全事故时有发生。不过,这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的,而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步,特别是计算机技术的发展,随着机电一体化技术的进步,这些问题一定会尽快而完善的得到解决。 3、高强度钢冲压 当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化,提高了车辆的碰撞强度和安全性能,因此成为车用钢材的重要发展方向。但随着板料强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下,目前国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺,主要是利用高温奥氏体状态下,板料的塑性增加,屈服强度降低的特点,通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究,目前该技术被国外厂商垄断,国内发展缓慢。 解决方案 过去在生产深冲或者重冲工件,大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的最好选择。硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。但是随着新金属--高强度钢的出现,环保要求的严格,EP油基润滑油的价值已经减少,甚至失去市场。 在高温下高强度钢的成型,EP油基润滑油失去了它的性能,无法在极温套用中提供物理的模具保护隔膜。而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。随着金属在冲压模具中变形,温度不断升高,EP油基润滑油都会变薄,有些情况下会达到闪点或者烧着(冒烟)。IRMCO水基冲压润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。随着成形过程中温度的上升,会变得更稠更坚韧。实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上,形成一个可以降低摩擦的隔膜。这个保护屏障可以允许工件延展,在最高要求的工件成型时没有破裂和粘接,以此来控制摩擦和金属流动。有效的保护了模具,延长了模具使用寿命,提高了冲压的强度。 工艺分类 冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合套用于一个工件。冲裁、弯曲、剪下、拉伸、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压件 分离工序 (冲裁) 是使用模具分离材料的一种基本冲压工序,它可以直接制成平板零件或为其他冲压工序如弯曲、拉深、成形等准备毛坯,也可以在已成形的冲压件上进行切口、修边等。冲裁广泛用于汽车、家用电器、电子、仪器仪表、机械、铁道、通信、化工、轻工、纺织以及航空航天等工业部门。冲裁加工约占整个冲压加工工序的50%~60%。 成形工序 弯曲 :将金属板材、管件和型材弯成一定角度、曲率和形状的塑性成型方法。弯曲是冲压件生产中广泛用的主要工序之一。金属材料的弯曲实质上是一个弹塑性变形过程,在卸载后,工件会产生方向的弹性恢复变形,称回弹。回弹影响工件的精度,是弯曲工艺必须考虑的技术关键。 拉深 :拉深也称拉延或压延,是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变成开口的空心零件的冲压加工方法。 用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件。如果与其他冲压成形工艺配合,还可制造形状极为复杂的零件。在冲压生产中,拉深件的种类很多。由于其几何形状特点不同,变形区的位置、变形的性质、变形的分布以及坯料各部位的应力状态和分布规律有着相当大的、甚至是本质的差别。所以工艺参数、工序数目与顺序的确定方法及模具设计原则与方法都不一样。各种拉深件按变形力学的特点可分为直壁回转体(圆筒形件)、直壁非回转体(盒形体)、曲面回转体(曲面形状零件)和曲面非回转体等四种类型。 拉形 是通过拉形模对板料施加拉力,使板料产生不均匀拉应力和拉伸应变,随之板料与拉形模贴合面逐渐扩展,直至与拉形模型面完全贴合。拉形的适用对象主要是制造材料具有一定塑性,表面积大,曲度变化缓和而光滑,质量要求高(外形准确、光滑流线、质量稳定)的双曲度蒙皮。拉形由于所用工艺装备和设备比较简单,故成本较低,灵活性大;但材料利用率和生产率较低。 旋压 是一种金属回转加工工艺。在加工过程中,坯料随旋压模主动旋转或旋压头绕坯料与旋压模主动旋转,旋压头相对芯模和坯料作进给运动,使坯料产生连续局部变形而获得所需空心回转体零件。 整形 是利用既定的磨具形状对产品的外形进行二次修整。主要体现在压平面、弹脚等。针对部分材料存在弹性,无法保证一次成型品质时,用的再次加工。 胀形 是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。常用的有起伏成形,圆柱形(或管形)毛坯的胀形及平板毛坯的拉张成形等。胀形可用不同的方法来实现,如刚模胀形、橡皮胀形和液压胀形等。 翻边 是沿曲线或直线将薄板坯料边部或坯料上预制孔边部窄带区域的材料弯折成竖边的塑性加工方法。翻边主要用于零件的边部强化,去除切边以及在零件上制成与其他零件装配、连线的部位或具有复杂特异形状、合理空间的立体零件,同时提高零件的刚度。在大型钣金成形时,也可作为控制破裂或折皱的手段。所以在汽车、航空、航天、电子及家用电器等工业部门中得到十分广泛的套用。 缩口 是一种将已经拉伸好的无凸缘空心件或管坯开口端直径缩小的冲压方法。缩口前、后工件端部直径变化不宜过大,否则端部材料会因受压缩变形剧烈而起皱。因此,由较大直径缩成很小直径的颈口,往往需要多次缩口。 材料 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大。对于冲压材料的要求是: ①厚度精确、均匀。冲压用模具精密、间隙小,板料厚度过大会增加变形力,并造成卡料,甚至将凹模胀裂;板料过薄会影响成品质量,在拉深时甚至出现拉裂。 冲压原材料 ②表面光洁,无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等。一切表面缺陷都将存留在成品工件表面,裂纹性缺陷在弯曲、拉深、成形等过程可能向深广扩展,造成废品。 ③屈服强度均匀,无明显方向性。各向异性(见塑性变形的板料在拉深、翻边、胀形等冲压过程中,因各向屈服的出现有先后,塑性变形量不一致,会引起不均匀变形,使成形不准确而造成次品或废品。 ④均匀延伸率高。抗拉试验中,试样开始出现细颈现象前的延伸率称为均匀延伸率。在拉深时,板料的任何区域的变形不能超过材料的均匀延伸范围,否则会出现不均匀变形。 ⑤屈强比低。材料的屈服极限与强度极限之比称为屈强比。低的屈强比不仅能降低变形抗力,还能减小拉深时起皱的倾向,减小弯曲后的回弹量,提高弯曲件精度。 ⑥加工硬化性低。冷变形后出现的加工硬化会增加材料的变形抗力,使继续变形困难,故一般用低硬化指数的板材。但硬化指数高的材料的塑性变形稳定性好(即塑性变形较均匀),不易出现局部性拉裂。 在实际生产中,常用与冲压过程近似的工艺性试验,如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能,以保证成品质量和高的合格率。 模具 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间,这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产),以及研制快速换模装置,可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间,能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地套用于小批量多品种生产。 冲压 专用设备 除厚板用水压机成形外,一般都用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心,配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置,并利用电脑程式控制,可组成高生产率的自动冲压生产线。 压力机 润滑 一般工件在冲压过程中,由于冲压过程中,尤其是在冷锻冲压加工过程中,温度会很快升高,必须加润滑油润滑,如果不使用润滑而直接冲压,除工件光洁度受到影响外,模具寿命将缩短,同时精度降低,为此模具方面的改进将投入大量费用。正是由于此种原因,所以在冷锻冲压中必须要冲压润滑。 安全生产 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下,在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序,常常发生人身、设备和质量事故。因此,冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。冲压的安全措施是: ①实现机械化、自动化进出料。②设定机械防护装置,防止伤手。套用模具防护罩、自动退料装置和手工工具进出料。③设定电气保护、断电装置。设定光电或气幕保护开关、双手或多手串联启动开关、防误操作装置等。④改进离合器和制动结构,在危险信号发出后,压力机的曲轴连杆、冲头能立即停止在原位上。

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