冲压成形工艺流程及零件成形常见问题PPT课件

1 冲压成形工艺流程及零件成形常见问题 二 MP的制作方法 三 应用实例 一 冲压成形工艺流程 2 模具开发基本流程 产品设计 冲压工艺分析 模具结构设计 NC 制造 CAE同步分析 调试 CAE同步分析 DL图设计 CAE分析 运动干涉 产品 冲压工艺 模具结构 NC 3 冲压工艺基本流程 产品数模 生产纲领 参考工艺 技术标准设备参数 零件工艺性分析 CAE 拉延 修冲 CAM 翻边 工艺制订 编制冲压作业书 制作数模 解析技术 CAE 冲压方向 内容分配 模具结构 分模线 CAE分析 模具材料 定位方式 取料方式 PB PC PD 拉延 全工序 间隙确定 4 主要原则和步骤 1 详细了解产品的功能和形状2 合理安排工序内容3 BMP制订4 工序数模制作5 CAE模拟6 MP制订 冲压工艺制订 5 一 传统的制作方法 国内 1 按照产品形状 制订出合理的冲压工艺 BMP 2 制作3D数据 UG 用于模具设计和NC加工 3 制作详细的2D数据 指导设计和会签 MP制订 6 MP制订 二 国外的制作方法1 按照产品形状 制订出合理的冲压工艺 BMP 2 制作3D数据 UG格式 设计用 3 制作详细的2D数据 指导设计和会签 MP OFFICE文件 4 制作3D数据 UG格式 NC用 7 冲压工艺案例 零件名称 左右纵梁材料 SP121BQ料厚 1 2MM 8 冲压工艺案例 PB 拉延 PC 修冲 PE 修冲 PD 整形 9 零件常见问题 零件成形时常见问题 1 起皱2 开裂3 回弹4 表面质量 塌陷 滑移 冲击 10 零件常见问题 1 起皱问题 11 主要原因 由于板料的厚度方向的尺寸和平面方向上的尺寸相差较大 造成厚度方向不稳定 当平面方向的应力达到一定程度时 厚度方向失稳 从而产生起皱现象 1 材料堆集起皱 进入凹模腔内材料过多变成的皱纹 2 失稳起皱a 板料厚度方向约束力弱的压缩凸缘失稳 b 在不均匀的拉伸部位失稳而产生的皱纹 起皱原因 12 1 产品设计方面 A 检查原始产品模型设计的合理性 B 避免产品出现鞍形形状 C 产品易起皱部位增加吸料筋等等 2 冲压工艺方面 A 合理安排工序B 检查压料面和拉延补充面的合理性 C 检查拉延毛坯 压料力 局部材料流动情况的合理性 D 用内筋方式舒皱E 提高压料力 调整拉延筋 冲压方向 增加成形工序 板料厚度 改变产品及工艺造型以吸收多余材料等方法3 材料方面 在满足产品性能的情况下 对于一些易起皱的零件 采用成形性较好的材料 起皱解决办法 13 零件开裂问题 14 开裂原因 开裂 主要是由于材料在拉伸过程中 应变超过其极限 而形成失稳 1 材料抗拉强度不足而产生的破裂 如靠凸 凹模园角处 局部受力过大而破裂 2 材料变形量不足而破裂 在胀形变形时 靠凸模顶部产生的破裂 或凸缘伸长变形流入引起的破裂 3 时效裂纹 即严重成形硬化部分 经应变时效脆化又加重 并且成形时的残余应力作用引起的制件晚起破裂 4 材料受拉伸弯曲既而又弯曲折回以致产生破裂 多产生于凸筋或凹摸口处 5 条纹状裂纹 由于材料内有杂质引起的裂纹 一般平行于板料扎制方向 15 1 材料方面 采用拉延性能较好的材料2 减少应变方面 A 选择合理的坯料尺寸和形状B 调整拉延筋参数C 增加辅助工艺 切口等 D 改善润滑条件E 修改工艺补充面F 调整压料力G 开裂解决办法 16 回弹问题 回弹 零件在冲压成形后 材料由于弹性卸载 导致局部或整体发生变形 应力 应变 17 由于影响回弹的因素很多 例如 材料 压力 模具状态等等 实际生产中很难解决 目前 解决回弹常用下面几种方法 1 补偿法 其原理是根据弯曲成形后板料的回弹量的大小预先在模具上作出等于工件回弹量的斜度 来补偿工件成形后的回弹 经验和CAE模拟 2 拉弯法 是在板料弯曲的同时施加拉力来改变板料内部的应力状态和分布情况 使应力分布较为均匀 减少回弹量 3 采用成形性较好的材料 回弹解决办法 18 表面质量问题 19 表面质量产生原因 主要类型 冲击线 滑移线 塌陷 暗坑 表面扭曲等对于外板零件来说 外表面产生的缺陷是不允许的 冲击线 滑移线主要是由于在冲压过程中 板料和模具接触后 在应力集中处摩擦造成的表面划痕 塌陷 暗坑 表面扭曲主要是由于零件变形不充分 局部材料应变较小 外力释放后出现的缺陷 20 消除冲击线 可以通过改变冲压圆角 凹模圆角 增加拉延深度 更改压料面等方法 消除滑移线 可以通过改变产品形状 左右对称 增大阻力等方式 消除塌陷 表面扭曲 应了解零件在变形区所产生应力梯度的等级 尽量保证产品塑性变形的均匀性 同时通过增大阻力 提高局部形状应变等手段 表面质量问题解决办法 21 CAE模拟技术在冲压工艺中的应用 一 CAE技术的应用 二 利用CAE模拟可以解决的问题 三 应用实例 22 CAE模拟技术的应用 随着计算机技术的不断发展 CAE数字模拟技术被广泛的应用到实际生产中 主要应用软件 PAMSTAMP 法国 AUTOFORM 瑞士 DYNAFORM 美国 KMAS J金网格 FASTAMP 华中科大 23 利用计算机数字化模拟 能预测零件在生产过程中的所有问题 例如 开裂 起皱 塌陷 滑移和冲击等缺陷 通过成形的切线位移场可以了解材料的流动情况 为更好的解决零件成形时产生的缺陷提供帮助 同时可以通过和产品的同步开发 确定零件的局部形状以及一些重要特征状态 通过对拉延 切边 翻边等各种工艺环境的仿真 模拟实际的冲压过程 预测及修正设计模型 工艺参数 CAE技术解决的问题 24 CAE技术解决的问题 Skidmark滑移线 Impactmark冲击线 塌陷 起皱 25 CAE技术解决的问题 材料移动 拼焊线的确定 26 CAE分析结果的影响原因 模拟结果的影响原因 1 材料参数是影响模拟结果的主要原因 材料性质的不一致导致分析结果和现场调试结果的不一致 2 模拟用参数以及润滑条件不同造成的误差 27 分析结果评判标准 所有零件 无开裂 无起皱 材料变薄率小于20 外板类零件 除满足以上条件外 无滑移 无冲击 无塌陷等影响外观质量的缺陷 应用全工序模拟 预测后工序的可行性 通过更改工艺条件 保证得到合格零件 CAE分析结果的评判 28 激光拼焊板技术是基于成熟的激光焊接技术发展起来的现代加工工艺技术 是通过高能量的激光将几块不同材质 不同厚度 不同涂层的钢材焊接成一块整体板 以满足零部件不同部位对材料不同性能的要求 拼焊板类零件工艺方案制定 29 激光拼焊钢板因焊缝的存在 使得其成形具有方向性 当受力方向平行于焊缝方向时 其成形性能明显低于垂直于焊缝方向 因此杯突试验是检验焊缝质量及拼焊钢板成形性能的一个较理想试验项目 焊缝区 含热影响区 宽度一般以小于2mm为宜 可通过硬度值变化情况对其进行测定 拼焊板类零件工艺方案制定 30 制订拼焊板类零件工艺时 必须考虑如下要点 1 防反定位 零件在落料时 工艺必须作出有防反特征点 例如 缺口 圆孔等 防止零件在生产时 由于料厚的不同而引起模具的损坏 2 对于有高强度板参与的拼焊类零件 为了防止零件回弹且由于回弹不均匀而使零件产生扭曲时 必须增加斜楔整形工艺 3 为了保证零件不同位置的功能 必须采取有效措施 防止拼焊线位置的偏移 4 对于不等板厚的激光拼焊板零件而言 保证部件之间的均匀间隙是无法实现的 因此为了防止由于间隙的存在而引起的零件的缺陷 需要在模具结构以及工艺构造上加以考虑 拼焊板类零件工艺方案制定 31 对于拼焊钢板来说 由于板厚和材料的不同 焊缝的偏移有可能导致零件搭接处的间隙改变 另外由于焊缝部位的硬化 成形时应力传递受阻 材料延伸率降低 比基板更易于失稳开裂 因而当板料流动过大时 焊缝处于变形量较大区域时 焊缝处易于开裂 因此必须有效的控制焊缝的过度偏移 常用于控制焊缝偏移的有以下几种方法 1 改变模具压边力法2 置拉深筋法3 夹持焊缝法 防止拼焊线偏移的工艺方案 32 左右前纵梁由于角部翻边过高36MM 在翻边时发生开裂出现 通过在拉延时 增加储存料凸台 仍然不能解决问题 通过现场冲压过程观察发现 零件在翻边刚开始时就已经开裂出现 而不是在冲压结束时出现开裂 因此断定 零件在成型时不是由于材料的不足而造成的开裂 而应该