《冲压基础知识》PPT课件.ppt

SICAR ConfidentialPage:1冲压基础知识入门篇冲压基础知识入门篇 前言前言 本资料参考了众多资料，尽量由浅入深地介绍了冲压方面的基本资料参考了众多资料，尽量由浅入深地介绍了冲压方面的基础知识，希望能够帮助新人快速的对冲压有个初步的认识。如果对础知识，希望能够帮助新人快速的对冲压有个初步的认识。如果对其中的内容有什么疑问，或者发现有不对的地方，请跟我联系，我其中的内容有什么疑问，或者发现有不对的地方，请跟我联系，我们共同讨论，共同提高。们共同讨论，共同提高。门盖科门盖科 李丹李丹SICAR ConfidentialPage:2第一章第一章 冲压车间工艺及冲压设备简介冲压车间工艺及冲压设备简介第二章第二章 冲压模具简介冲压模具简介第三章第三章 冲压工艺介绍冲压工艺介绍第四章第四章 钣金件的冲压工艺审查钣金件的冲压工艺审查第五章第五章 钣金件设计常见问题钣金件设计常见问题目录目录目录目录SICAR ConfidentialPage:3第一章第一章 冲压车间工艺及冲压设备简介冲压车间工艺及冲压设备简介 一、什么是冲压一、什么是冲压 这里的冲压指的是冷冲压，是汽车生产中四大工艺之首。冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。二、冲压车间都做些什么二、冲压车间都做些什么 冲压车间承担原材料卷料、板料的存放；卷料的开卷剪切；板料的剪切；大、中、小型冲压件的冲压生产；冲压件的存放；废料处理以及设备、模具的日常维修和保养等任务。三、冲压车间工艺流程三、冲压车间工艺流程 原材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 原材料入库：多数是通过铁路直接运至冲压车间旁的库房。原材料分卷料和定尺料两种，卷料是成卷运输的，需要在开卷线开卷并剪切；定尺料是按规定的尺寸剪切好的，无需开卷。开卷线：对卷料进行开卷、剪切、清洗、涂油。清洗涂油：清洗是为了洗去板料表面的灰尘，避免冲压时形成凸凹点，涂油是为了润滑。安装模具调试首件合格：在正式生产前，先进行首件试压，合格了才开始连续生产。SICAR ConfidentialPage:4开卷线冲压生产线四、冲压车间主要有哪些设备四、冲压车间主要有哪些设备SICAR ConfidentialPage:5奇瑞冲压车间的设备奇瑞冲压车间的设备1、压力机压力机 现冲压车间使用的都是济南第二机床厂生产的闭式四点压力机，其中有：A线：1600T双动压力机1台；900T单动压力机6台 B线：1300T双动压力机1台；800T单动压力机4台；630T单动压力机1台 C线：1000T双动压力机1台；630T单动压力机5台。主要设备压力机为立式上传动全钢结构。主要由机身、滑块、移动工作台、气垫、微调系统、传动系统、润滑系统、空气管路系统、电气控制系统等部分组成。双动压力机适用于大型薄板件的压延、成形、压弯等工序（LD4-1000/600；LD4-800/500；J47-600/400-T1）单动压力机适用于薄板件的浅拉深、成形、弯曲、校正、冲裁等各种冷冲压工艺（J39-800-T1；J39-900-T1；J39-630A-T1）。压力机电气控制系统采用日本欧姆龙生产的PC机，昭和公司生产的电子凸轮开关。实现双回路控制。电气安全技术采用了光电保护、设备的安全性和可靠性达到了国内先进水平。各压机之间通过皮带运输机连接，解决了工序间冲压件的传递问题，降低了员工的劳动强度，提高了生产率。2、开卷线开卷线 开卷线有太原重型机器厂生产的开卷剪切线一条；济南第二机床厂制造的钢板清洗涂油机1台；液压剪板机1台每条线有上海大力神起重机械厂生产的50/10T双钩桁车1台；10T单钩桁车1台。再加上模具清洗机1台及其它辅助设备共60余台。SICAR ConfidentialPage:6 开卷校平剪切线由上料小车、开卷机、引料直头机、十七辊矫直机、活塞、定尺送料装置、剪切机（定尺剪）、皮带运输机、垛板台及其输出机构、液压站等。该线采用现代控制技术、先进的控制装置及可靠的检测系统，能对全线实现手动、自动生产，满足高速、高精度的剪切要求。钢板清洗涂油机（1台）解决了车身覆盖件的清洗涂油问题，为车身覆盖件的质量的提高奠定了可靠的基础。3、桁车、桁车 桁车主要由大车运行机构、小车运行机构、起升机构（卷扬）等组成。带空调的驾驶室，操纵控制实现了联动控制。其中50/10T行车变速系统为变频调速（4台），3台10T桁车，1台电磁吸盘、吊钩两用10T桁车同叉车、电动平车一起共同负担冲压车间模具及货物的起吊、运输、转移工作。4、维修站、维修站 为了设备、工装的维修方便，冲压车间特建立了维修站，主要设备有：C6140普通车床一台；MBA1432万能外圆磨床一台；M7140平面磨床1台；XW5032立铣1台；Z305016（I）摇臂钻床1台：WS-160可控硅直流氩弧焊机1台；ZXE-AC300交直流两用电焊机1台等机械加工设备。基本上能够满足冲压车间进行模具维修及设备维修所需的加工需要。5、其他、其他 YPC411上料小车最大载重7吨，布置在冲压车间冲压流水线的上料压机前，将冲压板料送到冲压工位。MJQ*J120-3型模具清洗机主要是用于模具维护保养时，对模具进行清洗、吹干、喷油防锈等。SICAR ConfidentialPage:7第二章第二章 冲压模具简介冲压模具简介一、模具外观一、模具外观SICAR ConfidentialPage:8二、模具名称二、模具名称 模具根据工序和用途，分为拉深模、修边冲孔模、翻边冲孔模、整形模等。一般模具主要处理什么工序，我们就叫它什么模。拉深模修边冲孔模SICAR ConfidentialPage:9三、模具结构三、模具结构按功能分类，主要有：1、工作零件包括凸模和凹模等零件。2、定位零件主要包括挡料销、定位销、侧刃等零件。3、压料、卸料、顶料零件主要包括卸料板、顶料器、气动顶料装置等零件。4、导向零件包括导柱、导套、导板等零件。5、支持零件包括上、下模板和凸凹模固定板等零件。6、紧固零件包括内六角螺钉、卸料螺钉等零件。7、缓冲零件包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等。8、安全零件及其它辅助零件主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制器、上下料架、废料滑槽、起重棒、吊耳等。安全侧销：主要作用是防止上模压料板紧固螺钉松动或断裂，导致压料板落下，造成人员、工装的重大损失。存放限制器：主要作用是防止模具弹性元件长期受压而失效和防止刃口长期接触影响刃口的寿命。（一般采用聚氨脂橡胶）工作限制器：主要作用是限制凸凹模的吃入深度。SICAR ConfidentialPage:10A、拉深模结构、拉深模结构上模（凹模）压边圈下模（凸模）SICAR ConfidentialPage:11B、修边冲孔模结构、修边冲孔模结构 下模下模导柱缓冲块废料滑槽修边刃口导板废料刀凸模下模板挡料销SICAR ConfidentialPage:12修边冲孔模结构修边冲孔模结构 上模上模凹模（压料板）修边刃口上模板导套导板SICAR ConfidentialPage:13修边冲孔模结构修边冲孔模结构 上模板上模板冲头SICAR ConfidentialPage:14C、斜契机构、斜契机构 模具中将垂直运动改为水平运动或倾斜运动的机构，一般分为上下两部分分别安装于上下模，一部分固定，另一部分可相对模具运动。原理如下：这部分固定这部分可在模具上滑动两部分产生相对运动运动方向冲压方向SICAR ConfidentialPage:15斜契机构举例斜契机构举例上模上模下模下模斜契冲孔斜契冲孔D、翻边冲孔、整形模、翻边冲孔、整形模 其他模具如翻边冲孔整形模等，结构基本和修边冲孔模差不多，也都是由上下模板、凸凹模、刀块、斜契机构等组成，只不过根据用途布置不同的机构，如翻边用翻边刀块（跟修边刀块差不多，只不过上下刀块的间隙比修边刀块的大）、整形用整形镶块等。在此不多做说明了。SICAR ConfidentialPage:16第三章第三章 冲压工艺介绍冲压工艺介绍一、冲压基本工序的分类一、冲压基本工序的分类 冷冲压概括起来分两大类：成形工序和分离工序。1.分离工序是使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件。分离工序分：落料、冲孔、切断、修边等。工序名称图示特点落料用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件冲孔用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是废料。用于制造各种形状的平板零件切断用冲模沿不封闭曲线冲切产生分离修边将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状SICAR ConfidentialPage:17 2.成形工序是坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件。成形工序分：拉延、翻边、整形、翻孔、弯曲等。工序名称图示特点拉延把板料毛坯成形制成各种开口空心零件翻边把板料或半成品的边缘沿一定的曲线按一定的曲率成形成竖立的边缘整形为了提高已成形零件的尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法翻孔在预先冲孔的板料或半成品上或未经冲孔的板料制成竖立的边缘弯曲把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件SICAR ConfidentialPage:18二、冲压工序在模具中的布置二、冲压工序在模具中的布置 冲压主要的工序有：拉深、修边、冲孔、翻边、整形。一般一条冲压生产线由4台或5台压力机组成。钣金零件中除了翼子板等比较复杂的零件可以5道工序完成外，其他一般都要求不超过4道工序（不包括落料工序）。对一些大型零件，如发动机罩外板、顶盖、车门等车身覆盖件，第一道工序（称为OP10，以下的类推）为拉深,零件主要的型面都在这里生成；第二道工序（OP20）通常以修边冲孔为主；如果零件有翻边，通常会在第三道工序（OP30）进行，OP30会根据模具空间布置部分修边、冲孔、斜契冲孔、整形、斜契整形等工序；余下的工序会布置在OP40。大部分零件到OP40就完成了。如果零件所需的斜契机构数量过多，或者某处型面过于复杂需要多次整形，四道工序无法布置下所有的工序，那就需要第五道工序甚至更多。这个时候就需要考虑是否可以改变设计减少工序了。对一些很小的零件，如一些小的加强板，有些可能不需要拉深，模具小，模具设计和工艺布置也更为自由一些，在此不做详述。这里需要说明的是，冲压工艺的布置不是固定的，同一个零件，不同的模具厂家所做出的工艺可能就不一样，但是基本有一个原则：在结构不干涉的情况下，在尽可能少的工序里满足零件的生产。SICAR ConfidentialPage:19三、冲压工艺布置举例说明 侧围的冲压工艺侧围的冲压工艺OP05 落料落料车身覆盖件的落料一般都是放在单独的压力机上进行，不在生产线上；不是所有的零件都需要落料；侧围需要落料是为了成型方面的考虑。SICAR ConfidentialPage:20OP10 拉深拉深型面基本都是在该工序生成SICAR ConfidentialPage:21OP20 修边冲孔修边冲孔一般第二道工序都是以修边为主。如下图：1、周边一次切完；门洞因为废料排除和刀块结构的原因，切掉一部分，余下的随后再切；2、在不与刀块干涉的地方，可布置冲头来冲孔。SICAR ConfidentialPage:22OP30 翻边整形翻边整形这里的斜契翻边机构，以及OP20中的斜契切边机构都是比较庞大的。SICAR ConfidentialPage:23OP40 修边翻边冲孔修边翻边冲孔主要实现前几工序没有实现的工艺。如，这里的斜契冲孔的机构位置是和OP20的斜契切边和OP30的斜契整形机构的位置有干涉的；翻孔是需要先冲孔出来的；门洞局部的剪切和OP30的整形位置有冲突，因此不能放在一个工序中。SICAR ConfidentialPage:24四、冲压常见缺陷及产生原因四、冲压常见缺陷及产生原因落料冲孔（修边）落料冲孔（修边）缺陷：毛刺过大、变形、表面划伤、尺寸不符、少孔等。(1)毛刺过大凸凹模间隙过大或过小；刃口磨损；导向精度差；凸凹模位置不同心等(2)变形孔距太小；压料板与凹模型面配合不好；间隙过大等(3)表面划伤操作时有拖、拉等现象；板料在剪切过程中划伤等(4)尺寸不符上料不到位；定位装置损坏或松动，位置窜动等(5)少孔冲头折断；冲头长度不够等拉延拉延缺陷：拉裂、起皱、表面拉伤、波浪、鼓包、凹坑、麻点等。(1)拉裂凸凹模R角半径过小；压边力过大；材料成形性能差或材料尺寸偏大；凸凹模间隙太小；润滑不当；定位不准；凸凹模R角或拉延筋不顺、拉毛等(2)起皱凸凹模R角半径过大；压边力过小；材料尺寸偏小；凸凹模间隙太大；润滑过甚；定位不准；拉延筋布置不良，高度不够等(3)表面拉伤模具工作表面有伤痕；材料表面有缺陷；润滑油中有杂质、废屑等(4)波浪、鼓包、凹坑、麻点压边力小；润滑不当、模具型腔脏；材料表面脏；透气孔堵塞；模具型面不平、润滑油脏等翻边翻边缺陷：翻边不垂直、翻边高度不一致、翻边拉毛、翻边裂等。(1)翻边不垂直凸凹模间隙过大(2)翻边高度不一致凸凹模间隙不均匀；定位不准；落料件尺寸不准(3)翻边拉毛刃口有伤痕；零件表面有杂质；刃口硬度太低(4)翻边裂修边时毛刺大；凸凹模间隙太小；翻边处形状有突变SICAR ConfidentialPage:25第四章第四章 钣金件的冲压工艺审查钣金件的冲压工艺审查1、冲压工艺性分析、冲压工艺性分析冲压工序分析材料利用率分析模具成本分析表面件抗凹性分析冲压质量分析冲压操作性分析设备条件分析包边工艺分析特殊工艺采用2、冲压成型性分析、冲压成型性分析CAE 分析废料的回收利用一、奇瑞一、奇瑞SE冲压方面的分析内容冲压方面的分析内容 ：即同步工程，（英文Simultaneous Engineering 的缩写），这里特指工艺与产品同步，意为在产品设计开发过程中，工艺早期介入，提前输入制造需求，协助产品设计部门优化产品制造工艺，改善和提高产品的可制造性，辅助产品实现。这里很多项分析都跟设计息息相关，大家可以考虑下该如何做，有些本文也有所涉及SICAR ConfidentialPage:26 A、一次拉深成形的可能性一次拉深成形的可能性 覆盖件都要求一次拉深成形，不理想的情况，也只能是增加整形工序（主要是修整拉深圆角）。工艺审查时主要注意下列几个问题：1、尽量避免负角，负角会增加工序和模具成本；2、应尽力避免急骤的轮廓变化；3、在产品允许的情况下，拉深深度应尽量减低，深度过深零件容易开裂，会增加模具成本，；4、在较平顺的面上，尽量减小凹坑和凸起的高度，否则容易开裂；5、在距边缘较远的位置上，局部的凹坑和凸起的高度不宜太大，否则容易开裂；6、拉深底面的形状应尽量平顺，尽力避免出现尖底情况，否则容易开裂。二、怎么进行二、怎么进行冲压工艺审查冲压工艺审查负角负角负角需要额外的过程负角需要额外的过程尽量减少拉伸深度，深拉伸增加成本尽量减少拉伸深度，深拉伸增加成本SICAR ConfidentialPage:27B、修边冲孔的方便性、修边冲孔的方便性如果修边的形状和冲孔的位置选择不当，会增加模具套数。应当注意下列几点：1、尽量减少水平方向和倾斜方向的修边。倾斜角度越大，产生毛刺越大，修边质量越差，当倾斜角度过大时，要用斜契修边；2、孔的方向尽量与冲压方向一致。3、不同方向的修边线之间，应又适当的距离，以利布置修边刃口；4、修边形状和冲孔位置应考虑刃口和凹模的强度；上模修边刀块上模修边刀块下模修边刃口下模修边刃口压料芯压料芯板料板料修边结构修边结构SICAR ConfidentialPage:28修边分类修边分类：分为垂直修边、水平修边、倾斜修边，如下图 当修边线上任意点的切线与水平面的夹角小于30时，采用垂直修边。垂直修边的修边方向就是压力机滑块的运动方向，修边结构最为简单，优先使用。水平修边、倾斜修边的修边方向不与压力机滑块的运动方向一致，需要增加斜契机构，模具结构比较复杂，应尽量避免a 垂直修边b 水平修边c 倾斜修边SICAR ConfidentialPage:29 如果冲孔角度A大于孔的尺寸，或是15度，则容易造成冲头折断，并且会产生毛刺，影响冲孔质量。如果孔的方向和冲压方向角度过大，则要增加斜契机构。冲孔角度冲孔角度SICAR ConfidentialPage:30 这个主要是为了保证模具刃口的强度和修边质量。图中表格要求切边线距离圆角至少5mm，我们一般要求至少是3mm。注意切边线不能切到圆角上注意切边线不能切到圆角上。切边线到竖壁的距离切边线到竖壁的距离SICAR ConfidentialPage:31 一般是在切边线和翻边线相交的地方 有两种形式：A类设计是直接切下整条边，B类设计提供一个凹形的切口。目的是消除在交会处出现的裂纹。起伏切边起伏切边SICAR ConfidentialPage:32C、翻边的简易性、翻边的简易性 1、翻边方向尽量设计成垂直方向，而且最好成同向翻边，以简化模具结构；2、不同方向的翻边，在交接处应有适当的距离，以利布置翻边刃口；3、避免曲面翻边，特别时压缩型翻边。即翻边线最好为直线，借以减少修边的复杂程度和简化翻边模的结构，提高翻边模的寿命；4、翻边高度应大于板厚的4倍，以利稳定翻边高度和改善质量；5、对于拉伸型和压缩型翻边，必要时要进行计算和试验，以防止开裂和起皱。翻边方向翻边方向 当翻边方向与冲压方向成负角时，需斜楔成型，并需要返回或旋转机构取走零件，而且不能有二次翻边。应尽量避免这种情况SICAR ConfidentialPage:33翻边方向尽量一致。建议 设计选择次序为A、B、C。A、B、C的模具成本依次增大。翻边方向翻边方向SICAR ConfidentialPage:34 标准是R1或R=1/2t，一般薄板的标准放大到会比较合适。注意区别成型圆角和翻边圆角的不同。成型圆角一般比较大，因为成型牵涉到材料流动和拉延，但翻边几乎没有材料流动，圆角不能太大。翻边圆角翻边圆角SICAR ConfidentialPage:35容易产生起皱、开裂等缺陷，尽量避免；严重时采取开缺口的方式压缩压缩/拉延型翻边拉延型翻边SICAR ConfidentialPage:36一般布置在弯曲或角部翻边的部分。它的作用在于防止翻边起皱和翻边开裂。压缩压缩/延伸缺口延伸缺口SICAR ConfidentialPage:37第五章第五章 钣金件设计常见问题钣金件设计常见问题一、拉深类一、拉深类凸台处形成负角凸台处形成负角修改：凸台贯穿到底，消除负角修改：凸台贯穿到底，消除负角1、负角问题、负角问题SICAR ConfidentialPage:38此处产生负角此处产生负角修改：消除负角，并保证有修改：消除负角，并保证有一定的拔模角度一定的拔模角度SICAR ConfidentialPage:39凸台深度过深，难成型凸台深度过深，难成型修改：减小凸台深度修改：减小凸台深度2、拉深深度问题、拉深深度问题SICAR ConfidentialPage:40问题：拉深深度太大，无法成型问题：拉深深度太大，无法成型修改：将此零件分成两件修改：将此零件分成两件SICAR ConfidentialPage:41此处尖角易开裂此处尖角易开裂修改：对红线区域做球面倒角修改：对红线区域做球面倒角3、R角问题角问题倒角应避免产生局部尖锐突起。SICAR ConfidentialPage:42此处尖角易开裂此处尖角易开裂修改：对红线区域做球面倒角修改：对红线区域做球面倒角SICAR ConfidentialPage:43红线处易开裂红线处易开裂修改：将红线处修改：将红线处R角放大到角放大到812mmSICAR ConfidentialPage:44易起皱易起皱修改：在此处增加加强筋，吸收多余材料修改：在此处增加加强筋，吸收多余材料4、起皱和加强筋问题、起皱和加强筋问题SICAR ConfidentialPage:45易起皱易起皱修改：在此处增加加强筋，吸收多余材料修改：在此处增加加强筋，吸收多余材料 同时有加强作用同时有加强作用SICAR ConfidentialPage:46产品起皱情况产品起皱情况修修改改：在在所所指指处处增增加加一一个个圆圆形形凸筋凸筋SICAR ConfidentialPage:47起皱起皱增加圆形凸筋，吸皱增加圆形凸筋，吸皱SICAR ConfidentialPage:48离离R角角距距离离太太短短，强强度度不不足足，保保证证至至少少离离R角角3-5MM二、修边问题二、修边问题1、修边状况、修边状况SICAR ConfidentialPage:49问题：问题：离离R角距离太短角距离太短修改：修边线调整至红线处，保证离修改：修边线调整至红线处，保证离R角角3-5MMSICAR ConfidentialPage:50边界更改成如上图红线指示位置边界更改成如上图红线指示位置SICAR ConfidentialPage:51修边状况不好，影响模具强度修边状况不好，影响模具强度修改：调整为红线所示修改：调整为红线所示SICAR ConfidentialPage:522、工艺缺口、工艺缺口问题：包边多料，易起皱问题：包边多料，易起皱修改：产品加缺口，缺口边界如红线所示修改：产品加缺口，缺口边界如红线所示SICAR ConfidentialPage:53如图两处开缺口是为了防止包边多料，产生缺陷如图两处开缺口是为了防止包边多料，产生缺陷SICAR ConfidentialPage:54折弯处多料，起皱折弯处多料，起皱修改：增加工艺缺口修改：增加工艺缺口SICAR ConfidentialPage:55修改：增加缺口如红修改：增加缺口如红线所示线所示翻边多料，易起皱翻边多料，易起皱SICAR ConfidentialPage:56此处翻边易开裂此处翻边易开裂修改：增加缺口修改：增加缺口SICAR ConfidentialPage:57翻边随型，长度控制在翻边随型，长度控制在10mm左右左右3、翻边长度控制、翻边长度控制SICAR ConfidentialPage:58三、几字形折弯三、几字形折弯折弯处加筋，可以减少回弹，增加强度。不合理结构不合理结构合理结构合理结构SICAR ConfidentialPage:59不合理结构不合理结构合理结构合理结构