汽车覆盖件冲压成形工艺性

主讲人王庆德汽车覆盖件冲压成形工艺性冲压工艺系列讲座

前言：好的设计是使制造变得更加容易，不需要很高的成本和精度。好的工艺是让加工更加完美，使装配变得更加容易。23一次拉延成形的条件一次拉延成形的相对拉延深度

H/B≤0.5~0.65H≤0.5~0.65B

其中H---------拉延件的深度

B---------拉延件的短边宽度这是判断拉延件能否一次拉延成功的经验公式，实践证明非常的有效和准确，它不仅适用整体拉延，还适用于比较大的局部特征。覆盖件拉延时的金属流动情况4拉延件圆角R与料厚的关系拉延件的底部与壁间的R1≥t,为使拉延顺利进行,一般取R1≥(3~5)t比较规则的拉延件的凸缘与壁间的R2≥2t,为使拉延顺利进行,一般取R2≥(5~8)t,不规则的拉延件R2a≥3t,一般汽车覆盖件均为一次拉延成形因此尽可能R2a≥0.2H.此处的R3又称为凹模入口处的圆角半径.两壁间转角R3，与拉延深度有关，一般取R3≥(8~15)t，或R3≥0.2~0.3H5建模初期的冲压工艺问题正确选择冲压方向1、拉延方向：选择拉延方向是重中之重，尤其是凸模与毛坯的接触状态，在建模初期就要考虑好，状态不好极易拉裂。找大面、降深度、不宜陡、多而散、靠中间。同时要考虑便于修边并为翻边创造条件。注意三通类零件（大转向零件）如A柱B柱C柱上边梁的内板连接件等容易产生的死负角。2、修边方向：减少侧修边，注意切边废料的排出，开斜度15度以上。避免形成空间曲线的修边线。63、翻边方向：分清什么样的翻边（修边后得到）可以直接拉延出来，什么样的翻边必须开工艺缺口。4、冲孔方向：要尽量保证与拉延方向一致，减少侧冲，避免成形后非必要曲面孔，按孔的功能和精度进行分组，哪些是可以先冲孔后成形的次要孔，哪些是必须一次冲出来的精度孔。5、非必要负角问题：在车身零件中除造型需要和安装需要的靠整形出来的负角外，其余都是非必要负角，这类负角是确定冲压方向后才能发现的，还往往和安装点有关，后期发现较难修改，因此要求我们选择的冲压方向必须与模具厂基本一致，才能有效的避免在特征侧壁上避让部位上的非必要负角。76、空间曲线的修边线问题：空间曲线的修边线是指落在较小曲率的曲面上或斜跨倒圆过渡面上的修边线。这类修边线无论怎样安排切刀刃口都会造成切刀刃口过锐或过钝的问题，从而影响工件修边质量和模具寿命。7、非必要曲面孔问题：要分清哪些孔是可以在落料时冲出的，哪些孔是在成形以后才冲出的，要避免成形以后的非必要曲面孔，这类孔冲压精度极差，并且导致模具寿命降低。88、特征太密和突变问题：这是建模初期就应该注意的问题，特征之间安排的过密会影响材料的流动，尤其不能产生相邻的反向突变特征，此时的拉延深度相当于两个相邻特征深度的叠加。9、反拉延和胀形深度问题：一般来说反拉延特征的深度不易超过30mm，尤其是较小的特征，靠胀形成形的拉延件中间部位的较小局部特征的深度一般也不易超过25~30mm，圆角和转角不能太小。因为胀形是得不到外部材料补充的，只能靠它本身周围材料的变薄来补充其面积的增大。910、复杂曲面的圆角、转角和球面问题；该问题属冲压设计的细节问题，圆角、转角和球面问题给的是否合理，直接关系到拉延成败和质量。数值已有。11、翻孔的结构问题：正规孔和异型孔的翻孔结构的设计和冲压工艺有关，分为两序孔和三序孔，即拉延---冲孔和拉延---冲孔----翻孔的结构，拉延---冲孔的翻边结构即减少了一道翻孔工序又可增加孔的强度，同时可降低开模成本。如无功能要求应尽量采用拉延---冲孔的翻边结构。1012、在关键部位位采用余料吸吸收结构问题题：在容易起起皱和拉裂的的关键部位的的附近预先加加上一些反向向特征，在拉拉延的后期就就先行拉进部部分余料，用用于吸收该区区域内的皱折折，同时也可可以通过传力力区向行将要要开裂的部位位补料。如大大侧围和车门门内板的大深深度转角部位位和夹料区。。13、关于获得最最小外观转角角的工艺结构构：获得最小小外观圆角和和转角半径是是外观品质的的需求。除去去板料的拉延延性能以外有有两种比较可可行的工艺结结构可以获得得较小的外观观转角半径：：1）利用两级沉沉台的方法来来保证第一级级沉台的拉延延深度很小从从而得到较小小的外观转角角半径。2）将转角半径径周围的曲面面渐变来使转转角半径处的的拉延深度很很小而得到较较小的外观转转角半径。1114、关于设计基基准问题：拉拉延件的设计计基准主要是是要考虑比较较大的面的法法向作为拉延延方向，以该该面作为设计计基准来保证证基本拉延边边都具有5~15度的拔模角。。12此件属深拉延延件，这里的的高度发生突突变，多面交交汇点一定要要做大的球面面处理以防拉拉裂。落在曲面上的的孔的工艺性性很差,要做一个平底底的特征,将孔放在平底底上。（左/右）冲压方向问题题曲面孔问题13凸模的接触状状态问题此四个特征都都是胀形成形形的，凸模的的接触状态极极差，很容易易破裂。因此此要求将圆角角加大到最大大限度。14修边方向问题题这一段的斜契契修边的工艺艺性非常不好好。位置和空空间也不好。。是否可以修修改成垂直修修边，即在现现有基础上做做出一个小的的直角翻边。。并填该段上上的平现有的的大缺口，在在转向处开工工艺切口。15修边线的空间间曲线问题此件是承重件件，应该是拉拉延后进行修修边。因此这这一段修边线线应按红线方方向延长后，，再给出圆弧弧形的接刀线线。这样就避避免了形成空空间切边曲线线，提高了工工艺可行性。。16修边排废料问问题后门外板-把手处上端两两个切口需要要加长，且需需加大废料边边部的斜度以以利于废料排排出。17该部位是应力力集中的危险险区域，必须须进行细化的的球面处理。。球面处理问题题18异形孔的翻边边设计A这四个异形工工艺孔的翻边边做成“A”孔的形式以简简化异形孔的的翻边工艺。。该孔可以在直直边上再加一一个小的翻边边，以减少一一次翻孔工序序。19曲面孔问题该孔冲孔比较较困难，改善善一下加个特特征落在平面面上。这里的四个异异型孔孔不能能落在圆角过过渡面上，可可做一个平底底的特征，将将孔放在与之之平行的平底底上。即可避避免此类非必必要曲面孔工工艺性不好的的问题。20实例：零零件间隙隙检查修改圆角，由由R6.5改成R1021实例：局部工艺性不不好，影响零零件质量和外外观修改产品局部部形状22后门内板局部部起皱改善明显，起起皱基本消除除23主断面成形分分析AA回弹区域sectionA-A增加加强筋24R角过小案例25侧围外板的翻翻边——尾灯安装座的的配合面需做做出一个宽10mm的缓冲台阶，，以隔开焊接接面与外板。。26球面处理问题题该区域宽度收收窄，高度突突变，拉延时时易拉断。建建议立面加大大斜度或加大大圆角和球面面处理。27开工艺切口问问题该区域（两侧侧）的工艺切切口实在是没没有任何意义义（虽然样车车也有），工工艺上也没起起到任何作用用。反而会起起到减弱窗口口强度和增加加整体回弹的的负面作用。。还会增加切切边难度。说说明工艺切口口不能无根据据的乱开！28曲面渐变问题题此处属突变区区，且是大曲曲面的高点，，R3的转转角角和和两两条条R2的外外观观倒倒圆圆交交汇汇点点上上应应力力集集中中。。建建议议：：做做球球面面处处理理或或以以渐渐变变方方式式降降低低直直边边高高度度。。29冲压工工艺性性各阶阶段分分析内内容1、概念念模型型设计计阶段段模型外外表面面质量量分析析；分型线线的分分析；；主断面面成形形性分分析；；主要零零件的的预工工艺分分析；；冲压加加工方方向选选择；；零件结结构优优化及及通用用性分分析；；302、工程设设计阶阶段筛选质质量要要求高高和成成形困困难的的零件件；零件冲冲压方方向分分析；；对称零零件的的共模模分析析；确定工工序数数及工工序内内容；；通过拉拉延CAE模拟分分析，，对开开裂、、起皱皱、滑滑移线线、工工序间间冲击击线及及危险险应力力部位位提出出解决决方案案；提出材材料选选择方方案的的优化化、确确定坯坯料/落料尺尺寸；；确定加加工压压力（（成形形力、、冲切切力、、压边边力。。。。。。。。。）），供供压机机方案案选择择；零件刚刚性、、强度度分析析（用用于量量产后后的物物流））；回弹分分析及及措施施；零件包包边工工艺分分析。。313、工装装招标标阶段模具工工序制制定；；废料排排除、、模具具操作作安全全分析析；所有冲冲压件件初步步DL图；所有零零件材材料利利用率率的计计算；；模具成成本分分析；；与供应应商的的技术术交流流；供应商商技术术能力力评价价；324、样车车阶段验证零零件的的冲压压可行行性、、分析析零件件尺寸寸精度度的影影响因因素；；及时发发现、、解决决新出出现的的冲压压问题题；分析冲冲压件件对焊焊接、、装配配、涂涂装的的影响响，提提出解解决方方案；；分析冲冲压件件的刚刚度、、强度度对物物流的的影响响；验证前前期SE提出的的问题题，以以便经经验反反馈；；33汽车覆覆盖件件冲压压成形形常见见的质质量问问题断裂皱折曲面\形状精精度不不良34断裂状状态的的分类类按断裂裂的性质分因为材料的的强度不够够而产生的的断裂,大多都发生生在传力区区,称为强度断断裂(或α断裂).因为材料的的塑性不足足而产生的的断裂,大多都发生生在变形区区,称为塑性断断裂(或β断裂).按断裂发生生的区域分凸模(或凸凹模)端部的断裂裂此类断裂经经常发生在在膨胀成形形、拉延---膨胀复合成成形、拉延延成形过程程中,断裂部位一一般为双向向拉应力状状态.侧壁断裂侧壁断裂包包括壁裂、、伸长类翻翻边的侧壁壁断裂和双双向拉应力力状态下的的侧壁断裂裂.35凹模园角部部位的断裂裂此类断裂包包括弯曲断断裂和拉弯弯断裂.法兰部位的的断裂大多发生在在伸长类翻翻边工序中中,包括外缘断断裂和内缘缘断裂其他断裂主要有拉延延筋作用引引起的断裂裂和起皱引引起的断裂裂断裂的对策策冲压成形极极限主要包包括变形区区的变形极极限和传力力区的承载载能力.就断裂而言言,主要是受伸伸长类变形形的成形极极限和受拉拉传力区的的承载能力力.下面的对策策和措施就就是针对这这两方面的的.36伸长类变形形时的对策策伸长类变形形时的断裂裂多为塑性性断裂(β断裂).应从提高材材料的抗缩缩颈能力、、减少材料料的绝对伸伸长变形量量以及改变变变形路径径等方面入入手.具体措施如如下:1.修改模具参参数.2.降低成形高高度,增加成形工工序.3.调整毛坯形形状和尺寸寸.4.增加辅助工工艺措施.5.选择延伸率率δu、硬化指数n值、厚向异异性系数r值等指标较较高的材料料.受拉传力区区的对策受拉传力区区的断裂,一般为强度度断裂(α断裂).主要对策应应从提高传传力区的承承载能力入入手,具体措施如如下:1.修正模具参参数,如转角半径径和凸凹模模间隙等.2.选择合理的的毛坯形状状和尺寸.3.改变压边力力的大小4.改善润滑条条件375.修正拉延筋筋或拉延槛槛的形状、、参数以及及布局。6.选择强度指指标较高的的材料。38皱折状态的的分类按引起起皱皱的外力分分类当外力在板板料平面内内引起的压压应力使板板厚方向达达到失稳极极限时便产产生生了失稳起起皱，皱纹纹的走向与与压应力垂垂直。引起压应力力的外力大大致可以分分为四种情情况：即压压缩力、剪剪切力、不不均匀拉伸伸力、板料料平面内弯弯曲力。压应力引起起的失稳起起皱拉延时法兰兰变形区的的起皱，曲曲面零件成成形时悬空空部分的起起皱即属此此类剪应力引起起的失稳起起皱剪应力引起起的失稳起起皱其实质质依然是压应力的作用。例例如板材在在纯剪切状状态下，在在与剪应力力成45度的两个剖剖面上分别别作用着与与剪应力等等值的拉应应力和压应应力。事实实上只要有有压应力存存在就有导导致失稳起起皱的可能能。39不均匀拉应应力引起的的失稳起皱皱当平板在不不均匀拉应应力作用下下，在板料料内产生不不均匀变形形，并可能能在与拉应应力垂直的的方向上产产生附加压压应力。拉拉应力的不不均匀程度度越大，越越易产生失失稳起皱。。皱纹产生生在拉力最最大的部位位，其走向向与拉延方方向相同。。板料平面内内弯曲应力力引起的失失稳起皱利用不设筋筋的模具进进行拉延时时，由于材材料流动的的速度在法法兰变形区区的直边区区是不同的的，由位移移速度差诱诱发产生的的剪应力，，形成了直直边区对园园角区的板板平面内的的弯矩和园园角区对直直边区的弯弯矩，使得得法兰变形形区产生板板平面内的的弯曲，从从而引起法法兰变形区区园角区内内侧凹模口口附近和直直边区外侧侧中间附近近的起皱。。40按皱折发生生部位分类类日本薄钢板板成形技术术研究会根根据起皱发发生的部位位不同，把把汽车覆盖盖件冲冲压成形中中出现起皱皱分成四个个大的类别别，也比较较符合我国国正车生产产厂的实际际情况这四四大类别是是：1.压料面起皱皱（或称法法兰起皱））2.凹模口起皱皱3.侧壁起皱4.底部起皱41消除起皱的的措施解决起皱的的问题可以以从覆盖件件的形状、、工序设计计、模具设设计与制造造、冲压技技术与材料料等方面着着手解决。。覆盖件的形形状方面的的措施1.减少制件的的拉延深度度2.避免制件形形状的急剧剧变化3.使横断面的的转角半径径纵断面的的圆角半径径局部的转转角半径合合理化4.增设吸收皱皱纹的形状状5.台阶部分合合理化选择材料方方面的措施施1.使用合适r值的材料2.使用低屈服服点的材料料3.使用延伸率率大的材料料42面畸变及其其对策随着高强度度钢板的大大量应用,使汽车车身身覆盖件面面形状精度度问题得以以大幅提高高.在新车型的的开发设计计过程中,面形状精度度问题已成成车身生产产部门的重重要技术课课题.所谓面形状状精度问题题,是指由于板板材在冲压压成形过程程中变形的的不均匀分分布,使冲压件形形面与标准准形面不能能吻合的面面外变形,或因冲压工工艺冲压模模具以及钢钢板表面质质量等原因因导致的冲冲压件表面面面形状精精度降低。。在面形状精精度问题中中，“面畸畸变”（或或称暗坑））已成为一一个新的侧侧面被作为为重要课题题来研究。。它和起皱皱一样，是是面形状精精度问题的的重要组成成部分。板板材在冲压压成形过程程中，引起起起皱和面面畸变的原原因、发生生部位以及及它们所表表现出来的的形态基本本上是相同同的，所以以，起皱和和面畸变之之间的分界界点43并不是十十分的明明确。通通常认为为，面畸畸变是冲冲压件