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汽車覆蓋件沖壓工藝知識匯總

汽車覆蓋件沖壓工藝知識匯總

揚州鍛壓機床有限公司
值得信賴的鍛壓裝備服務商

汽車覆蓋件沖壓工藝知識匯總

2021-07-01


汽車覆蓋件形狀復雜,表面質量要求高。用最少的模具成本、最少的設備臺時加工出高質量的沖壓件,需要編制合理精益的工藝方案,是對工藝人員的高要求。

汽車覆蓋件的特點和要求

汽車覆蓋件(以下簡稱覆蓋件)是指構成汽車車身或駕駛室、覆蓋發動機和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內部零件。轎車的車前板和車身、載重車的車前板和駕駛室等都是由覆蓋件和一般沖壓件構成的。

覆蓋件組裝后構成了車身或駕駛室的全部外部和內部形狀,它既是外觀裝飾性的零件,又是封閉薄殼狀的受力零件。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關鍵環節。

1. 覆蓋件的分類

按功能和部位分類,可分為外部覆蓋件、內部覆蓋件和骨架類覆蓋件三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質量有特殊要求,內部覆蓋件的形狀往往更復雜。

按工藝特征分類如下:

1)對稱于一個平面的覆蓋件。諸如發動機罩、前圍板、后圍板、散熱器罩和水箱罩等。這類覆蓋件又可分為深度淺呈凹形彎曲形狀的、深度均勻形狀比較復雜的、深度相差大形狀復雜的和深度深的幾種。

2)不對稱的覆蓋件。諸如車門的內、外板,翼子板,側圍板等。這類覆蓋件又可分為深度淺度比較平坦的、深度均勻形狀較復雜的和深度深的幾種。

3)可以成雙沖壓的覆蓋件。所謂成雙沖壓既指左右件組成一個便于成型的封閉件,也指切開后變成兩件的半封閉型的覆蓋件。

4)具有凸緣平面的覆蓋件。如車門內板,其凸緣面可直接選作壓料面。

5)壓彎成型的覆蓋件。

以上各類覆蓋件的工藝方案各有不同,模具設計結構亦有很大差別。

2. 覆蓋件的特點和要求

同一般沖壓件相比,覆蓋件具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大和表面質量要求高等特點。覆蓋件的工藝設計、沖模結構設計和沖模制造工藝都具有特殊性。因此,在實踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來,作為一各特殊的類別加以研究和分析。

覆蓋件的特點決定了它的特殊要求。

1)表面質量

覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀,因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他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、左右對稱和過渡均勻,覆蓋件之間的棱線銜接應吻合流暢,不允許參差不齊??傊采w件不僅要滿足結構上的功能要求,更要滿足表面裝飾的美觀要求。

2)尺寸形狀

覆蓋件的形狀多為空間立體曲面,其形狀很難在覆蓋件圖上完整準確地表達出來,因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據,覆蓋件圖上標注出來的尺寸形狀,其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過渡尺寸等,都應和主模型一致,圖面上無法標注的尺寸要依賴主模型量取,從這個意義上看,主模型是覆蓋件圖必要的補充。

3)剛性

覆蓋件拉延成型時,由于其塑性變形的不均勻性,往往會使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動后會產生空洞聲,用這樣零件裝車,汽車在高速行駛時就會發生振動,造成覆蓋件早期破壞,因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法,一是敲打零件以分辨其不同部位聲音的異同,另一是用手按看其是否發生松馳和鼓動現象。

4) 工藝性

覆蓋件的結構形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關鍵是拉延工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法,為了創造一個良好的拉延條件,通常將翻邊展開,窗口補滿,再加添上工藝補充部分,構成一個拉延件。

工藝補充是拉延件不可缺少的組成部分,它既是實現拉延的條件,又是增加變形程度獲得剛性零件 的必要補充。工藝補充的多少取決于覆蓋件的形狀和尺寸,也和材料的的性能有關,形狀復雜的深拉延件,要使用08ZF鋼板。工藝補充的多余料需要在以后工序中去除。

拉延工序以后的工藝性,僅僅是確定工序次數和安排工序順序的問題。工藝性好可以減少工序次數,進行必要的工序合并。審查后續工序的工藝性要注意定位基準的一致性或定位基準的轉換,前道工序為后續工序創造必要的條件,后道工序要注意和前道工序銜接好。

覆蓋件模具

1. 覆蓋件沖模

1)拉延模

拉延模是保證制成合格覆蓋件最主要的裝備。其作用是將平板狀毛料經過拉延工序使之成型為立體空間工件。

拉延模有正裝和倒裝兩種型式。正裝拉延模和凸模和壓料圈在上,凹模在下,它使用雙動壓力機,凸模安裝在內滑塊上,壓料圈安裝在外滑塊上,成型時外滑塊首先下行,壓料圈將毛料緊緊壓在凹模面上,然后內滑塊下行,凸模將毛料引伸到凹模腔內,毛料在凸模、凹模和壓料圈的作用下進行大塑性變形。倒裝拉延模的凸模和壓料圈在下,凹模在上,它使用單動壓力機,凸模直接裝在下工作臺上,壓料圈則使用壓力機下面的頂出缸,通過頂桿獲得所需的壓料力。倒裝型式拉延模只有在頂出壓力能夠滿足壓料需要的情況下方可采用。

2)修邊模

修邊模用于將拉延件的工藝補充部分和壓料凸緣的多余料切除,為翻邊和整形準備條件。在小批量生產時,可以用手工和其他簡單裝備代替。修邊模修邊往往兼沖孔。

修邊模在修邊的同時,要將廢料切成若干段,每段長在200~300mm之間,分割后的廢料便于打包外運。

3) 翻邊模

翻邊模是將半成品工件的一部分材料相對另一部分材料發生翻轉,根據翻邊的沖壓方向不同,翻邊??煞譃榇怪狈吥:退椒吥纱箢?。水平翻邊(含傾斜翻邊)則需要斜楔結構完成翻邊成型工作。番邊模也是制成合格覆蓋件的必要裝備。

2. 覆蓋件夾具

1) 焊裝夾具是覆蓋件總成焊裝的重要裝備,按照總成的內容和層次,可分為若干種類夾具,通常冠以各種總成的名稱。

2) 檢驗夾具

檢驗夾具是對覆蓋件及其總成件進行綜合性檢測的主體量具,其檢測內容主要是立體型面、輪廓形狀和尺寸。檢測數據和檢查基準書內規定的公差要求進行對照,用來判斷工件是否合格。

3)模型

a. 實體模型
傳統的沖模加工方法是采用實體模型作為加工依據。實體模型具有直觀、采集數據可靠、加工設備要求低等優點。因此,目前國內大多數廠家仍采用實體模型加工方法。

工藝模型通常利用主模型按沖壓工序的需要,高速沖壓方向,并增加工藝補充部分改制而成。由于工藝模型的型面都取覆蓋件的內表面,所以工藝模型可直接用來仿型或數控仿型加工拉延模的凸模和壓料圈。至于拉延模的凹模加工,目前有兩種方法:其一是按凸模的工藝模型反制一個凹的工藝模型,再按凹的工藝模型由計算機直接生成凹模的加工程序,這種方法正逐漸取代前一種方法。由此可見,實體模型只需制造一個具有凸模形狀的正工藝模型,即要滿足模具加工的需要,工藝樣架等過渡模型已不再采用。

b. 數學模型

應用電子計算機建立覆蓋件的數學模型,為汽車模具的計算機輔助設計與制造創造了條件,數學模型可以在計算機的屏幕上進行模擬裝配、調整沖壓方向,這是實體模型無法實現的。因此,采用數學模型加工模具代表了模具工業的發展方向,它將徹底改變模具質量依靠工匠技藝的狀態。

4. 覆蓋件模具的成套性

覆蓋件具的成套性有兩個含意,一個是指全車模具的成套性,另一個指某個覆蓋件所需若干模具的成套性。

汽車車身由數百個沖壓件構成、全車所需沖模高達一千套以上(見下表)。全車模具的協調一致和成套性供應是保證全車質量的關鍵。如果把全車模個的成套性視為一個大的系統工程,則每個覆蓋件的成套模具就是一個子系統,子系統的成套協調是保證全車質量的基礎。采用計算機輔助設計和輔助制造方法,可有效地保證模具的成套性。

幾種汽車產品選用模具數量

工藝設計內容

工藝設計是在模具設計制造之前的技術準備工作,通常由用戶方進行,其主要內容有以下諸項:

1)根據生產綱領確定工藝方案。


2)根據覆蓋件結構形狀,分析成型可能性和確定工序數及模具品種。

3)根據裝配要求確定覆蓋件的驗收標準。

4)根據工廠條件決定模具使用的壓床。

5)根據制造要求確定協調方法。

6)提出模具設計技術條件,其中包括結構要求、材料要求等。

工藝設計內容是貫徹執行生產綱領的具體要求和體現,是生產綱領和模具設計制造之間的橋梁和紐帶。工藝設計要求方案正確、內容可靠、符合實際和實施容易,不允許有任何大的漏洞,其責任份量很重,往往是成敗的關鍵。

成型可能性分析

覆蓋件成形的可能性分析是一項艱苦細致的工作。由于覆蓋形狀十分復雜,其成型可能性計算沒有固定的方法。下面僅介紹幾種最基本的分析方法。

1) 用基本沖壓工序的計算方法進行類比分析

覆蓋件的形狀不論多么復雜,都可以將它分割成若干部分,然后將每個部分的成型單獨和沖壓的基本工序進行類比,然后找出成型最困難的部分,進行類似的工藝計算,看其是否能一次成型。

基本的沖壓工序有圓筒件拉伸、凸緣圓筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、彎曲成型、翻邊成型、脹型等。它們都可以作為分析覆蓋件相似部位的基礎,用各種不同方法進行近似估算。由于覆蓋件上的各部位是連在一起的,相互牽聯和制約,故不要把變形性質不同的部分孤立地看待,要考慮不同部位的相互影響,才不會造成失誤。

2) 變形特點分析

覆蓋件的成型工序,大都可以認為是一種平面應力狀態下進行的,垂直板料方向的應力一般為零,或者數值很小,可以忽略不計。因此板料的變形方式,基本上可以分為以下兩大類。

1)以拉伸為主的變形方式。在以拉伸為主的變形方式下,板料的成型主要依靠板料纖維的伸長和厚度的變薄來實現的。拉應力成分越多,數值越大,板料纖維的和厚度變薄越嚴重。因此,在這種變形方式下,板料過度變薄甚至拉斷,主成為變形的主要障礙。

2)以壓縮為主的變形方式。在以壓為主的變形方式下,板料的成型主要依靠板料纖維的縮短和厚度的增加來實現的。壓應力成分越多,數值越大,板料纖維的壓縮和厚度增加越嚴重。因此,在這種變形方式下,板料的失穩和起皺應成為變形的主要障礙。

任何覆蓋件的成型,都不外是拉伸和壓縮兩種變形方式的組合,或以拉伸為主,或以壓縮為主。由于板料在拉伸或壓縮的過程中,具有失穩起皺和變薄拉破的危險,因此工藝上必須明確,板料在一定變形方式下極限變形能力究竟有多大,該工件能否一次成型。

如果從變形區應力應變狀態的特點來看,概括起來,變形的主應力狀態有如下四種類型,如圖1所示。

圖1 平面應力狀態下的主應力狀態圖

a、拉-拉。變形區內兩個主應力均為拉應力。


b、拉-壓。變形區內兩個主應力,一個為拉應力,另一個為壓應力,但絕對值,拉應力大于壓應力。


c、壓-拉。變形區內兩個主應力,一個為壓應力,另一個為拉應力,但絕對值,壓應力大于拉應力。


d、壓-壓。變形區內兩個主應力均為壓應力。

同應力狀態相對應,應變狀態有如下四種類型,如圖2所示。

圖2 應變狀態圖

1)拉-拉。板面內兩個主應變均為拉應變,厚度方向變薄嚴重。


2)拉-壓。板內兩個主應變,一個為拉應變,另一個為壓應變,但絕對值拉應變大于壓應變,厚度方向變薄。


3)壓-拉。板內兩個主應變,一個為壓應變,另一個為拉應變,但絕對值壓應變大于拉應變,厚度方向變厚。


4)壓-壓。板內兩個主應變均為壓應變,厚度方向變厚嚴重。

一般情況下,板料成型時變形區應力狀態圖與應變狀態圖的對應關系如圖3所示。圖中的拉-拉與壓-壓主應力狀態圖都可能對應兩種主應變狀態圖,其余則一一對應。

圖3 應力與應變狀態的對應關系

由此,我們可以概括地認識到板料的一般變形規律與成型性能??偟恼f來,板料能否順利成型,首先取決于傳力區的承載能力,即傳力區是否有足夠的抗拉強度。其次根據變形方式,分析變形區變形的主要障礙。在以拉伸為主的變形方式下,變形區均勻變形的程度將決定其變形程度的大小。

如果變形不均勻,或只集中某一局部變形,就會因集中應變而出現縮頸,變形不能繼續進行。對此,工藝上往往采取增加凹模圓角半徑或改善潤滑的方法使其變形均勻化。在以壓縮為主的變形方式下,變形區的抗失穩起皺能力將決定其變形程度的大小。對此,工藝上采取適當增加壓料力的辦法,以提高壓料面的質量。降低凹模和壓料圈的壓料面表面粗糙度,增加摩擦等措施,可以改善變形條件。

根據上述方法,對覆蓋件局部形狀予以判斷分析,可以粗略地掌握覆蓋件的變形特點。但不可不否認,由于形狀的邊界條件不同,這種判斷往往是不夠確切的。因此,判斷工件是否能夠成型,最好的辦法還是參考以前加工過的工件,用類似的方法進行判斷,如果應用坐標網格應變分析法,將試驗數據和工件尺寸形狀對照分析,可以得出更有價值的結果。

3)成型度α值判斷法

對不規則形狀拉延件的成型,還可以用成型度α值進行估算和判斷。

成型度:α=(l/l0-1)×100%


式中 l0——成型前毛坯長度;


l——成型后工件長度。

在拉延件最深或認為危險的部位,取間隔50~100mm的縱向斷面,計算各斷面的成型度值(見圖4),利用表1的數據進行成型分析和判斷。

圖4 成型性研究

表1 不規則形狀、大尺寸覆蓋件的成型難易判斷值

表2中所給數據,α值是單軸方向的值。當必須考慮兩軸方向時,根據拉伸、壓縮情況,即根據屬于兩向脹型還是兩向壓縮變形,α值多少有些變化。一般大型拉延件是通過拉伸和脹型的復合成型來實現的,既有外部壓料面材料的流入,又有凹模洞口內材料的伸長,所以必須應用α值對覆蓋件成型性進行判斷,同時還要考慮具體成型條件,對判斷值α要作修正(見表2),進行綜合性估測。

表2 成型難易判斷值αmax修正值

工藝方案

覆蓋件的沖壓工藝方案編制依據是產品的生產綱領。工藝方案應保證產品的高質量、生產的高效率和降低成本。

1. 小批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案

小批量生產是指月產量小于1000件,此時的生產穩定性極差,限期生產形狀改變可能性大,模具選擇只要求拉延和成型工序使用沖模,模具壽命在5萬件。其他工序,如落料、修邊可在通用設備上剪裁,翻邊使用簡易胎具,沖孔用通用沖孔?;蜚@床手工鉆孔。如果過多地選用沖模,雖然對保證質量有益,但對提高生產效益并無意義,且會使成本驟增。

小批量生產的拉延模,常采用鋅鋁合金和HT200、HT250灰口鑄鐵制造,也可采用焊接骨架結構作模體,表面用環氧樹脂。有些廠則常用焊接板式模,航空主機廠用鉛鋅模最為普遍。

小批量生產的拉延模設計原則是低費用和短周期制出。

2. 中批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案

當月產量大于1000件,且小于10000件(卡車)或30000件(轎車)是被視為是中批量生產。其生產特點是比較穩定地長期生產,生產中形狀改變時有發生。模具選擇除要求拉延模采用沖模外,其他工序如果影響質量和勞動量大也要相應選用沖模,模具壽命要求在5萬件到30萬件。模具選擇系統為1:2.5,亦即一個覆蓋件平均選擇2.5套沖模。

拉延模常用HT200、HT250灰口鑄鐵制造,表面火焰淬火處理。模具結構采用導板導向,機械取件,固定或氣動定位毛料,壁厚中等,設計中要適當考慮合理性。

3. 大批量生產的覆蓋件沖壓工藝方案

當月產量大于10000件(卡車)或30000件(轎車),且小于100000件時,屬于大批量生產。生產處理長期穩定狀態,形狀改變可能性小,工藝難易程度困難,工藝方案要為流水線提供保證,每道工序都要使用沖模,拉延、修邊沖孔和翻邊模同時安裝在一條沖壓線上,工序間的流轉,50年代基本是人工送料和取件,工業化國家實現機械化和自動化,60年代以后開始進入全自動化時期。多工位壓床的出現,更加提高了生產效率和工件質量。

在沖壓生產線上,一般都配有各種送料裝置、取件裝置、翻轉裝置、廢料排除裝置和傳送帶。與早期的由壓力機驅動的同步沖壓生產線不同,現代 的沖壓生產線自動化系統,機器人實際上控制關沖壓生產線。壓力機以單次行程規范工作,由自動化系統控制著生產線上各臺壓力機在什么時候沖壓和各工序間的工件運動。從整條生產線上傳出的工件是按一定的節拍連續不斷地運動,從而明顯地提高了生產產量。該系統還可以保證工件表面的高質量要求,大幅度減少壓力操作人員,解決了安全及下料的難題,最大限度地提高了設備利用率。

大批量生產的沖模選擇系數一般為1:4以上,沖模結構要求功能齊全,對于容易損壞的模具,不但要求快速更換易損沖頭,而且要制造備模,以使模具修復時沖壓生產線照常運轉。

拉延件設計

1. 拉延件的沖壓方向

覆蓋件的拉延件設計,首要是確定沖壓方向。確定拉延沖壓方向,應滿足如下幾方面的要求。

1)保證拉延件凸模能夠順利進入拉延凹模,不應出現凸模接觸不到的死區,所有需拉延的部位要在一次沖壓中完成。

2)拉延開始時,凸模和毛料的接觸面積要大,避免點接觸,接觸部位應處于沖模中心,以保證成型時材料不致竄動。

3)壓料應盡量保證毛料平放,壓料面各部位進料阻力應均勻。拉延深度均勻,拉入角相等,才能有效地保證進料阻力均勻。

圖5(a)中凸模兩側的拉入角心可能作到基本一致,使兩側進料阻力保持均衡。凸模表面同時接觸毛料和點要多而分散,并盡可能分布均勻,防止成型過程中毛料竄動,如圖5(b)所示。當凸模和毛料為點接觸時,應適當增加接觸面積,如圖5(c)所示,以防止應力集中造成局部破裂。

圖5 沖壓方向的選擇

如果有反成型,且反成型有直壁部分,則沖壓方向實際由反成型的位置決定。

當沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標關系完全一致時,則覆蓋件各點的坐標數值可以直接用在模具上。當沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標關系有改變時,則覆蓋件各點的坐標數值應該進行轉換計算方可用在模具上。如果只改變一個坐標線時,且拉延方向是以垂直于覆蓋件對稱面的軸進行旋轉來確定的,則平行于對稱面的坐標是不需轉換計算的??梢?,沖壓方向和汽車坐標完全一致,能夠帶來很多方便。

2. 壓料面的確定

覆蓋件拉延成形的壓料面形狀是保證拉延過程中材料下破不裂和順利成型的首要條件,確定壓料面形狀應滿足如下要求。

1)有利于降低拉延深度。平壓料面奪料效果最佳(見圖6),但為了降低拉延深度,常使壓料面形成一定的傾斜角。

圖6 拉延模的壓料面


1—凸模 2—凹模 3—壓料圈

2)壓料面應保證凸模對毛料有一定程度的拉延效應。壓料圈和凸模的形狀應保持一定的幾何關系,使毛料在拉延過程中始終處于緊張狀態,并能平穩漸次地緊帖凸模,不允許有多余的產生皺紋。為此,必須滿足下列條件(見圖7,圖8)。

圖7 壓料面展開長度比凸模表面展開長度短

圖8 壓料面形狀(前圍外蓋板)

l>l1 β>α


式中 l——凸模展開長度;


l1——壓料面展開長度;


α——凸模表面夾角;


β——壓料面表面夾角。

還要注意有些拉延件雖然壓料面展開長度比凸模短,但在拉延過程中,每一瞬間這種關系不能維持,發生壓料面展開長度比凸模長的瞬間,就會形成皺紋,并最后留在拉延件上而無法消除(見圖9)。

圖9 凸模從開始拉延到最后的過程中,


四個瞬間位置形成皺紋的情況

3)壓料面平滑光順有利于毛料往凹模型腔內流動。壓料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣上有凸起和下陷時,應增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾角大于90o,會增加進料阻力,也是不可取的。

平面奪料面不但有利于成型,而且加工也容易,應盡量采用。單曲率壓料面和雙曲率壓料面多用在拉延深度較深的拉延模。

3. 工藝補充部分設計

為了給覆蓋件創造一個良好的拉延條件,需要將覆蓋件上的窗口填平,開口部分連接成封閉形狀,有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面,無凸緣的需要增補壓料面,這些增添的部分稱為工藝補充部分。

工藝補充是拉延工藝不可缺少的部分,拉延后又需要將它們修切掉,所以工藝補充部分應盡量減少,以提高材料的利用率。

工藝補充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外,還要考慮修邊和翻邊工序的要求,修邊方向應盡量采取垂直修邊??赡懿捎玫膸追N修邊型式如下。

圖10 工藝補充部分的幾種況

1)修邊線在拉延件壓料面上,如圖10(a)所示。此時壓料面應是覆蓋件的凸緣面,修邊采取垂直修邊。為了在模具使用中打磨壓料筋槽不致影響修邊線,修邊線至拉延筋的距離A一般取25mm。


2)修邊線在拉延件底面上,如圖10(b)所示。采用垂直修邊,工藝補充尺寸一般?。?


B=3~5mm;


C=10~20mm;


D——按保留有多于1.5根完整拉延筋形狀考慮。


R凸=3~10mm,深度淺和直線部分取下限,深度深和曲線部分取上限;

R凹=8~10mm。


3)修邊線在拉延件短斜面上,如圖10(c)所示。采用垂直修邊,工藝補充尺寸一般?。?


E=B=3~5mm;


α≥5o。


4)修邊線在拉延件長斜面上,如圖10(d)所示。垂直修邊,修邊線是按覆蓋件翻邊展開確定的,所以拉延輪廓外形不能完全平行修邊線,圖中F是變化的,不同情況取不同最小值,F還和拉延件在修邊時的定位有關,如圖11所示。一般?。?


F≥8mm(用拉延檻定位);


F=3~5mm(用側壁定位);


β=6o~12o。


5)修邊線在拉延件側壁上,如圖10(e)所示。采用水平修邊或傾斜修邊,修邊線至凹模圓角半徑的距離G是一個變量,它決定水平修邊凹模鑲塊的強度。

圖12所示為水平修邊和傾斜修邊示意圖。修邊凹模鑲塊的刃口寬度b一般取12mm,α角取30o,b局部最小尺寸不小于8mm,α最小為15o。

圖11 拉延件在修邊時的定位

圖12 水平修邊和傾斜修邊示意圖

4. 工藝孔及工藝切口

覆蓋件需要局部反拉延時,如果采用加工該部圓角和使側壁成斜度的辦法,仍然拉不出所需深度時,往往采取沖工藝切口的辦法來改善反拉延的條件,使反拉延變形區從內部工藝補充部分得到補充材料。

工藝孔或工藝切口必須在修邊線之外的多余材料上,修邊時不應影響工件的形狀。

1)工藝孔。工藝孔在拉延前預先沖制,一般和落料工序合并,采取落料沖孔復合模。工藝孔的數量、尺寸大小和位置需要由拉延模試沖確定,見圖1-13。

圖13 預沖工藝孔拉延車門外板

2)工藝切口。工藝切口一般在拉延過程中切出,廢料不分離,和拉延件一起退出模具。工藝切口的最佳沖制時間是在反拉延成型到最深,即將產生破裂的時刻,這樣可以充分利用材料的塑性,使反拉延成型最需要材料補充的時候能夠獲得所需要的材料(見圖1-14)。工藝切口也要由試沖決定。

圖14 窗口反拉延、切兩個工藝孔

5. 拉延筋和拉延檻

覆蓋件拉延成型時,在壓料面上敷設拉延筋或拉延檻,對改變阻力,調整進料速度使之均勻化和防止起皺具有明顯的效果。歸納起來敷設拉延筋的主要作用有如下幾點。

1)增加局部區域的進料阻力,使整個拉延件進料速度達到平衡狀態。


2)加大拉延成型的內應力數值,提高覆蓋件的剛性。


3)加大徑向拉應力,減少切向壓應力;延緩或防止起皺。

拉延筋和拉延檻的形狀見圖1-15。拉延筋的斷面形狀為半圓形,一般取筋半徑R=12~18mm,筋高h=5~7mm(鋼件)或3~5mm(鋁合金件)。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合,通過修整凹槽的寬度來改變進料阻力。拉延檻的阻力更大,它多用在深度淺的拉延件上。

圖15 拉延筋和拉延檻


a 拉延筋;b 拉延檻

拉延筋和拉延檻的敷設原則如下。


1)拉延件有圓角和直線部分,在直線部分敷設拉延筋,使進料速度達到平衡。

2)拉延件有直線部分,在深度淺的直線部分敷設拉延筋,深度深的直線部分不設拉延筋。

3)淺拉延件,圓角和直線部分均敷設拉延筋,但圓角部分只敷設一條筋,直線部分敷設1~3條筋。當有多條拉延筋時,注意使外圈拉延筋“松”些,內圈拉延筋“緊些”,改變拉延筋高度可達到此目的。

4)拉延件輪廓呈凸凹曲線形狀,在凸曲線部分設較寬拉延筋,凹曲線部分不設拉延筋。

5)拉延筋或拉延檻盡量靠近凹模圓角,可增加材料利用率和減少模具外廓尺寸,但要考慮不要影響修邊模的強度。

拉延件與修邊件、翻邊件的關系

拉延件設計時要考慮到同修邊件、翻邊件的關系是沖模成套性的關鍵。其主要內容是在設計拉延件工藝補充部分時,要考慮修邊件的修邊方向,修邊和翻邊時的定位等。

1. 覆蓋件的展開

覆蓋件的翻邊展開不但要有利于拉延,而且要有利于修邊和翻邊,即盡量造成垂直修邊的條件,并使翻邊容易進行。圖16(a)、(b)、(c)所示覆蓋件展開后能垂直修邊,圖16(d)、(e)所示為水平修邊,圖16(f)所示為傾斜修邊。垂直修邊時,翻邊展開面與垂直面的夾角應大于50o,否則會使修邊刃口過鈍,修邊邊緣過尖,從而影響覆蓋件質量。

圖16 覆蓋件翻邊展開與修邊、翻邊方向

2. 定位關系

拉延件在修邊及其以后各工序的定位,必須在確定拉延件時一起考慮。拉延件在修邊時的定位有以下三種情況。


1)用拉延件側壁形狀定位。這多數是空間曲面變化大的覆蓋件,其外形可滿足定位的要求。

2)用拉延檻形狀定位。這多為曲面變化小的淺拉延件。

3)用工藝孔定位。該工藝孔在拉延成型時沖出,由于操作麻煩,盡量少用。

修邊以后各工序的定位,一般都采用覆蓋件本身的孔、側壁形狀或外形定位。

3. 沖壓方向

各工序沖模的沖壓方向盡量一致,不僅能減少工序間的工件翻轉次數,而且能減少改制主模型的準備工作,從而提高工件質量和縮短制模周期。

來源:網絡 侵刪


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