《汽车制造工艺技术》 教案 任务二 汽车冲压件的冲压工艺设计

编号：LNJD-PR08-RE08授课方案授课教师张德虎课程名称汽车制造工艺技术1单元7授课时间年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务二

汽车冲压件的冲压工艺设计教学目标知识目标：了解汽车冲压覆盖件表示方法；了解汽车冲压工艺设计过程能力目标：会进行汽车典型冲压件的冲压工艺设计素质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点重点：汽车冲压件工艺设计流程难点：能正确制定汽车典型冲压件的冲压工艺设计教学地点普通教室□一体化教室R多媒体教室R实训室□实验室□企业现场□其他教学方法及手段常规教学□启发式教学√现场教学□案例教学□问题教学√项目教学√多媒体教学□演示教学□其他教学过程设计一、复习二、导入三、讲授新课四、提问五、布置作业六、总结教学后记辽宁机电职业技术学院教案用纸No授课内容备注任务二

汽车冲压件的冲压工艺设计【复习】1.汽车冲压工序分类?2.分类工序和成形工序的工序特点？【导入】

冲压车间工艺流程：

原材料（板料和卷料）入库→开卷线→大件清洗涂油、小件开卷剪切→A、B、C冲压生产线→安装模具调试首件合格→投入批量生产→合格件防锈→入库。【讲授新课】一、汽车冲压件的冲压工艺设计（一）汽车冲压覆盖件表示方法如图4-22所示，由于汽车覆盖件多为复杂的空间曲面，不能用几个视图或剖面就把覆盖件各点的位置和尺寸表达清楚。因此必须辅以主模型或者直接利用CAD中的计算机几何造型技术，用解析数学式和坐标数据信息来表示汽车覆盖件的完整形状尺寸，进行模具设计和制造。

（二）汽车冲压覆盖件的冲压工艺设计工艺设计即针对具体覆盖件的形状、结构特点安排成形工序步骤，考虑相应的模具结构，选择材料规格，并考虑材料利用率及选择合适的设备。覆盖件冲压工艺设计的基本原则与用其他加工方法制造其他产品的工艺设计基本原理是相同的，即技术上可行、经济上合理。汽车冲压覆盖件冲压工艺设计通常需要经历设计准备、方案论证与工艺设计、工艺验证等过程。1.设计准备（1）原始资料准备。工艺设计前除需准备常规设计的有关手册（如《冲模设计手册》、《机械制造工艺手册》、技术标准等）外，还需要查阅的资料及实物有：①覆盖件图、主模型或者实物。②生产批量和交货期。⑧生产线有关设备型号、参数和附属装置情况。④所收集、整理的类似覆盖件的成形性能和生产情况。⑤原材料的性能、规格及纤维方向等。2.覆盖件图和模型或实物的分析首先，应该了解该覆盖件的作用、强度、表面质量要求及其与相关零件的装配关系等。其次，应分析以下问题：①覆盖件的工艺性。覆盖件有无成形困难的局部形状(急剧变化、负角面等)。在许可的情况下，尽量满足原设计要求，但当成形有困难或不能保证稳定批量生产时，应该与设计部门协商进行修改（从材料的许用变形程度、设备、模具制造及操作等方面考虑）。②覆盖件工艺质量要点。作为外覆盖件，要求外表面连续，并与相邻表面均匀过渡，如果外表面存在不连续状，表面质量将恶化，经喷涂装饰后尤其明显。作为内覆盖件，一般对表面状况要求不高，但对尺寸精度要求较高，在焊接面上不应有皱折、回弹等。③局部细节(如孔、孔距、凸凹、凸缘、加强筋等)的精度。修边、压弯、成形的边缘圆角半径是否适当，压弯成形角部分是否多料。④料厚公差应在保证该覆盖件的精度范围内。⑤有无关于飞边高度及飞边方向的要求?⑥是否需要考虑材料的纤维方向?板材利用率如何?⑦可否成对成形?通过以上分析研究，初步确定覆盖件图及其公差，但在后来的模具设计、模具制造和调试阶段仍有可能改变覆盖件的形状。3.工艺设计①研究冲压成形性能及加工方法、加工性能。②初步确定模具结构及影响强度、寿命的尺寸。③根据覆盖件的大小计算冲压力，决定各工序所使用的设备。④经济分析，以降低成本、提高效率为目的。4.冲压工艺的验证与确认形状比较简单的制件（圆或方形筒）可以通过计算拉深系数、翻边系数等来判断成形的可能与否，覆盖件的某些局部也可借鉴这些资料。但由于覆盖件往往形状不规则，仅用简单制件的资料判断是不确切的，也是不够的。比较好的方法是参考积累下来的已生产过的类似零件数据来判断，这些数据中最有价值的是根据画圆形网格试验得到的数据。若缺少相关参考资料，可以通过计算延伸率δ来判断覆盖件能否成形(胀形还是拉深，或者是两者的组合)。具体做法是在制件最深部位以间距50～100mm取若干断面，分别计算延伸率δ(这时不考虑压边圈下凸缘部分材料流人的影响)，参照《冲压设计手册》中所列胀形许可值来判断可否用胀形方法成形。若延伸率6大于许可值，采用胀形方法可能使制件破裂，则应采用拉深方法。但若相邻断面的延伸率δ平均值超过30％或延伸率δ的最大值超过40％，时，即使采用拉深的方法，允许压边圈下凸缘部分材料流人凸、凹模问，制件局部仍可能破裂。延伸率δ的计算公式如下：式中:l’——制件断面长度，单位为mm；

l——成形前坯料断面长度，单位为mm。

5.冲压工艺设计应遵循的基本原则①外覆盖件的同一表面应尽可能一次成形，如果分两次成形，在交接处会残存不连续的面，这样表面喷涂装饰后外观效果不良。内覆盖件同相邻零件的配合形状尤为重要。②覆盖件上的焊接面不允许存在皱折、回弹等成形质量问题。对不规则的形状只能考虑用拉深成形制出焊接面，当采用弯曲工序制作焊接而时，应该选择没有变薄的冲压方向为弯曲方向。③覆盖件在主成形工序之后，一般为修边、翻边等工序，在进行主成形工序的坯料形状尺寸和成形工艺设计时，应充分考虑为后续工序提供良好的工艺条件，包括变形条件、模具结构、零件定位及送料和取件等。④覆盖件上的孔一般应在零件成形之后冲出，以防先冲制的孔在成形过程中发生变形。如果孔位于不变形或变形极小的部位时，也可在零件成形前冲出。⑤要尽量避免制件在工序之间的回转和反转。对制件刚度差或往下道工序传送有困难的工序应放在最后，并设法使每道工序装料、卸件的作业时间均等。为了缩短制造周期，完成一个覆盖件的全套冲模的工序件在冲模中的位置应尽量一致，最口使改变也应为90°和180°的改变。否则，就需要在冲模制造准备工作中为符合仿形铣床的加工要求而改变主模型的冲压方向，这需要增加很多时间和物质消耗。工序数直接关系到压力机数量、工装数量、传送装置数量以及占地面积、人员和维修工作量等，实践证明覆盖件工序数越少，技术经济效果越好。一个覆盖件从板料到零件的过程中，各道工序尺寸和形状如何逐次变化可用加工要领图表示。（三）汽车典型冲压覆盖件的冲压工序流程1.发动机外罩成形工艺路线2.顶盖成形工艺路线3.左右翼子板4.汽车覆盖件成形工艺的设备配置①拉深工序多采用宽台面双动压力机。由于汽车覆盖件的形状复杂，单动压力机很难达到要求，因此广泛采用10000～20000kN的双动压力机。②广泛采用单动宽台面多点压力机。由于汽车覆盖件轮廓尺寸大且材料厚度小，因而广泛采用宽台面多点压力机。同时为了缩短换模时间，广泛采用带活动台面的压力机。③厂房地下应设置废料处理系统。由于生产量大，冲压生产中的废料通常都采用由斜槽自动滑人地下输送带，由输送带送至厂外，再用打包机打包后，由专用运输车送出。④应采用料堆翻转装置。汽车覆盖件中，有许多左、右对称件。它们用同一落料模下料，但在拉深时毛坯正反方向不同，其中必有一件的毛坯要翻转过来。为了提高生产效率，保证毛坯不受损伤和码放整齐，就要采用单个毛坯或料堆翻转装置。四、汽车车架冲压工艺车架纵梁是汽车上质量最大的冲压件，也是构成车架总成的主要部件。车架是汽车所有总成部件的安装基础，也是汽车在行驶过程中全部力和力矩的承受者。因此，汽车车架纵、横梁均采用高强度车架专用中厚钢板冲压而成。其板厚与汽车的总质量有关，中小型汽车车架板厚度为3～7mm，重型汽车车架板厚度为8～12mm。1.车架纵梁冲压工艺车架纵梁是汽车中最长的冲压件之一，其长度与整车长度近乎相等，由于采用较厚的高强度板冲压成形，所以需采用大台面大吨位压力机。（1）冲裁落料汽车纵梁落料所需的冲裁力较大，若落料凹模和所有冲孔凸模按平刃口、等高计算；EQl40和CAl41汽车纵梁所需总的冲裁力为85000～90000kN。为了减少冲裁力，在落料模设计上，采用波浪式的凹模刃口，并将冲孔凸模高度分若干个阶层，这样冲裁力可减少2/3左右，所以采用30000～40000kN压力机可以进行6～8mm厚的纵梁落料。（2）成形对于“匚”字形断面的纵梁，在大量生产中，由于左右纵梁是对称件，所以都是采用一套落料冲孔模，只是在压弯成形中，有左、右压弯模各一套，在成形中飞边面朝上或朝下才能分出左右纵梁，其优点是便于管理和能够提高生产效率。不足的是飞边面朝下的成形纵梁，端头易开裂，且左梁上需要的孔在右梁上不需要，反之亦然。（3）纵梁冲压工艺质量控制纵梁成形的主要质量问题是开裂和回弹。压弯时开裂可以通过提高材料质量、合理地选择圆角半径等措施加以解决；而回弹则影响装配的难易程度和装配质量，所以必须加以控制。影响回弹的原因很多，主要是产品结构、压力机气垫压力、模具结构及材料的力学性能等。2.车架横梁的冲压工艺一般槽形直梁不落料，由剪切下料工序保证宽度尺寸，然后用模具修两端边并冲孔，最后压弯成形。较复杂的拱形梁，大多是先落料冲工艺孔(落料形状可以试验决定)再成形．最后用斜楔模冲孔，这样可以保证形状和孔位精度。发动机后悬置横梁及拖曳角撑梁形状复杂，一般需4～5道工序完成。选用的压力机多为8000～12500kN单点或双点压力机。横梁常见的质量问题有冲压开裂、正负回弹、孔位不准确等。对于冲压开裂问题，可在产品结构上适当改变，选用冲压性能较好的材料。回弹是横梁普遍存在的质量问题，不论正负回弹都会影响装配的难易程度和装配间隙，必须想方设法把回弹值控制在允许的范围内。常见的控制方法有以下三种：①结