局部成形工艺(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第8章局部成形工艺81 概述 用各种不同变形性质的局部变形改变毛坯(或由冲裁、弯曲、拉伸等方法制成的半成品)的形状和尺寸的冲压成形工序称为局部成形。或者说除弯曲和拉深以外的使板料产生塑性变形的其他冲压成形工序都可称为局部成形。主要有胀形、翻边、缩口、校平、整形和旋压等工序，本章仅介绍汽车车身制造中应用广泛的胀形、翻边工序。82 胀形工艺利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，得到所需几何形状和尺寸的制件，这种冲压成形方法称为胀形。常用的胀形有起伏胀形、圆柱形毛坯的胀形和平板毛坯的胀形。汽车覆盖件等形状复杂的零件成形也经常包含胀形。胀形可采用不同的方法来实现，如刚性凸模胀

2、形(图8-1)，橡皮胀形(图8-2)和液压胀形(图8-3)。8.2.1 胀形的特点 类似拉深筒底区域，胀形时变形区在板面方向呈双向拉应力状态，在板厚方向是减薄，即厚度减薄、表面积增加。胀形主要用于加强筋、花纹图案、标记等平板毛坯的局部成形，渡纹管、高压气瓶、球形容器等空心毛坯的胀形，飞机和汽车蒙皮等薄板的拉张成形。 如图8-4所示为球形凸模刚性平板毛坯。胀形时，毛坯被带筋的压料圈压紧，变形区限制在筋以内的毛坯，在凸模作用下，与球头面接触的板料处于两向受拉的应力状态(忽略板厚向的应力)，沿切向和径向产生拉伸变形，使板料厚度减薄、表面积增大，得到与凸模球头面型一致的凸包。由于胀形时板料处于双向拉应

3、力状态，所以要防止板料破裂。 胀形是否超过成形极限，以制件是否发生破裂来判别。影响胀形成形极限的因素有：变形区应变分布；制件的形状和尺寸；材料的伸长率和应变刚性指数n；润滑条件、变形速度以及板料厚度。8.2.2 常用胀形类型(1) 压加强筋 加强筋能否一次成形，与筋的几何形状和材料性质有关。 能够一次成形加强筋的条件为： p=(L-L0)/ L0(0. 700. 75) (8 -1) 式中p断面变形程度； L0变形区横断面的原始长度，mm； L成形后加强筋的断面轮廓长度，mm； 材料的伸长率。 常用的加强筋形式和尺寸见表8-1。加强筋与制件边缘的距离应大于(35)t，以防止边缘材料收缩影响外形

4、尺寸和美观。否则要加大边缘外形尺寸，压形后再修边。 若加强筋不能一次成形，则应采用多次冲压成形(图8-5)。 冲加强筋的胀形力P可按下式计算： P=KLtb (8 -2)式中P一一胀形力，N； L 加强筋长度，mm； t板厚，mm； b材料强度极限，MPa； K系数，取K=0.71.0,加强筋形状窄而深时取较大值，宽而窄时取较小值。(2) 压凸包 如图8-6所示是冲压凸包的示意图，其成形特点与拉深不同。如果毛坯直径与凸模直径的比值小于4，成形时毛坯将会收缩，则属于拉伸成形；若大干4，则毛坯凸缘不易收缩，属于胀形性质(即压凸包)。冲压凸包时，凸包高度受材料塑性限制，不能太高。凸包成形高度还与凸模

5、形状及润滑有关。例如，采用平底球头凸模时，凸模高度可达球径的13，而换用平底凸模时，高度就会减少，原因是平底凸模的底部圆角半径对凸模下面的材料变形有制约作用。凸包深度主要取决于r p，r p大有利于增大凸包高度。改善球头凸模头部的润滑条件，有利于增大凸包的成形高度。 如果制件要求的凸包高度超出表8 -2列出的数值，则可采用类似多道工序压筋的办法冲压凸包。第一次可先用球形凸模预成形到相应深度后，在第二次用平底凸模将其成形到所要求的高度。 如果局部成形的变形较大，单靠凸包部分的材料变薄是不够的，还需相邻的材料流动来补充，因此，必须先成形凸包部分，然后成形周围部分。若制件底部中心允许有孔，可以预先冲

6、出小孔，使其中小部分的材料在冲压过程中向外流动，这样就可以避免凸包高度有过大的变形量超过材料的极限伸长率。83翻边工艺831 概述 翻边是将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的冲压方法，如图8-7所示。当翻边的沿线是一条直线时，翻边变形就转变成为弯曲，所以也可以说弯曲是翻边的一种特殊形式。但弯曲时毛坯的变形仅局限于弯曲线的圆角部分，而翻边时毛坯的圆角部分和边缘部分都是变形区，所以翻边变形比弯曲变形复杂得多。用翻边方法可以加工形状较为复杂且有良好刚度的立体零件，能在冲压件上制取与其他零件装配的部位，如机车车辆的客车中墙板翻边、客车脚蹬门压铁翻边、汽车外门板翻边、金属板小螺纹孔

7、翻边等。翻边可以代替某些复杂零件的拉深工序，改善材料的塑性流动以免破裂或起皱。代替先拉后切的方法制取无底零件，可减少加工次数，节省材料。 按变形的性质，翻边可分为伸长类翻边和压缩类翻边。 图8-7(a)、(b)、(c)、(d)所示类型的翻边都属于伸长类翻边，伸长类翻边的共同特点是毛坯变形区在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变形，其变形特点属于伸长类变形，极限变形程度主要受变形区开裂的限制。 图8-7(e)、(f)所示类型的翻边都属于压缩类翻边，压缩类翻边的共同特点是，除靠近竖边根部圆角半径附近区域的金属产生弯曲变形外，毛坯变形区的其余部分在切向压应力的作用下产生切向的压缩变形，其变形特点属于压

8、缩类变形，应力状态、变形特点与拉深相同，极限变形程度主要受毛坯变形区失稳起皱的限制。 此外，按竖边壁厚是否有强制变薄，可分为变薄翻边和不变薄翻边。按翻边的毛坯及工件边缘形状，可分为内孔(圆孔或非圆孔)翻边、平面外缘翻边和曲面翻边等。832 内孔翻边(1) 内孔翻边的变形特点 图8-8是圆孔翻边及其应力应变分布示意图。在翻边过程中，毛坯外缘部分由于受到压边力F压的约束是不变形区，竖壁部分已经变形，是传力区，带孔底部是变形区。 变形区处于双向拉应力状态，变形区在拉应力的作用下要变薄，这一点与胀形相同。 圆孔翻边属于伸长类翻边，翻边时毛坯变形区切向方向受有拉应力作用，产生切向拉应变，在孔边部位和有最

9、大值，为单向应力状态，根据屈服准则可以判定孔边部位是最先发生塑性变形的部位，厚度变薄最严重，因而也最容易产生裂纹。翻边时变形区受有径向拉应力r作用，产生的径向应变r值相对较小。(2) 极限变形程度 圆孔翻边的变形程度用翻边系数m表示，翻边系数为翻边前孔径d0与翻边后孔径D的比值，其表达式： m=d0/D (8-3)显然，m值越小，变形程度越大。翻边孔边不破裂所能达到的最小翻边系数为极限翻边系数极限翻边系数用mmin表示。表8-3为低碳钢的极限翻边系数。 影响极限翻边系数的主要因素有以下方面。 材料的塑性 材料的伸长率、应变硬化指数n和各向异性系数r越大，则极限翻边系数越小，有利于翻边。 孔的加

10、工方法 预制孔的加工方法决定了孔的边缘状况，孔的边缘无毛刺、撕裂、硬化层等缺陷时，极限翻边系数就小，有利于翻边。目前，预制孔主要用冲孔或钻孔方法加工，如表8-1所示，钻孔比一般冲孔的mmin小。采用常规冲孔方法生产效率高，特别适宜加工较大的孔，但会形成孔口表面的硬化层、毛刺、撕裂等缺陷，导致极限翻边系数变大。采用冲孔后进行热处理退火、修孔或沿与冲孔方向相反的方向进行翻孔使毛刺位于翻孔内侧等方法，能获得较低的极限翻边系数。用钻孔后去毛刺的方法，也能获得较低的极限翻边系数，但生产效率要低一些。 预制孔的相对直径 如表8-1所示，预制孔的相对直径d0/t越小，极限翻边系数越小，有利于翻边。这是因为同

11、样的预制孔径d0，材料的厚度t越大，厚度方向压应变t的允许绝对值增大，根据体积不变定律+r+t=0，所以翻边时变形区边缘将要开裂时的极限切向应变值增大。 凸模的形状如表8-1所示，球形凸模的极限翻边系数比平底凸模的小。此外，抛物面、锥形面和较大圆角半径的凸模也比平底凸模的极限翻边系数小。因为在翻边变形时，球形或锥形凸模是凸模前端最先与预制孔口接触，在凹模口区产生的弯曲变形比平底凸模的小，更容易使孔口部产生塑性变形。所以翻边孔径D和材料厚度t相同时，可以翻边的预制孔径小，因而极限翻边系数小。(3) 圆孔翻边的工艺 当翻边系数m大于极限翻边系数mmin时，可采用一次翻边成形。当mmmin 可采用多

12、次翻边，由于在第二次翻边前往往要将中间毛坯进行软化退火，故该方法较少采用。对于一些较薄料的小孔翻边，可以不先加工预制孔，而是使用带尖的锥形凸模在翻边时先完成刺孔继而进行翻边的方法。 图8 -9所示是平板毛坯上一次翻孔示意图，d0如与H按下式计算： d=D-2(H-0 .43r-0 .72t) (8 -4) H=(D/2) (1-(d0 /D)+043r+0.72t=(D/2) (1-m)+0 43r+0.72t (85) 上式是按中性层长度不变的原则推导的，是近似公式，当m= mmin时，H= Hmax。生产实际中往往通过试冲来检验和修正计算值。833局部外缘翻边 平面外缘翻边可分为内凹外缘翻

13、边和外凸缘翻边，由于不是封闭轮廓，故变形区内沿翻边线上的应力和变形是不均匀的。如图8-l0(a)所示为内凹外缘翻边，其应力应变特点与内孔翻边近似，变形区主要受切向拉应力作用，属于伸长类平面翻边，材料变形区外缘边所受拉伸变形最大，容易开裂。如图8 -10(b)所示为外凸缘翻边，也称为折边，其应力应变特点类似于浅拉深，变形区主要受切向压应力作用，属于压缩类平面翻边，材料变形区受压缩变形容易失稳起皱。 内凹外缘翻边的变形程度用翻边系数Ks表示： Ks=b/(R-b) (8-6) 式中,R、b的含义见图8 l0(a)，内凹外缘翻边时bR- r，外凸缘翻边时6r-R。 外凸缘翻边的变形程度用翻边系数Kc

14、表示： Kc=b/(R+b) (8 -7) 式中，R、b的含义见图8 -10(b)，外凸缘翻边时br-R。 内凹外缘翻边的极限变形程度主要受材料变形区外缘边开裂的限制，外凸缘翻边的极限变形程度主要受材料变形区失稳起皱的限制。假如在相同翻边高度的情况下，曲率半径R越小。Ks和Kc越大，变形区的切向应力和切向应变的绝对值越大；相反，当R趋向于无穷大时，Ks和Kc为零，此时变形区的切向应力和切向应变为零，翻边变成弯曲。834 变薄翻边 变薄翻边是使已成形的竖边在小间隙的凸、凹模间挤压使之强制变薄的方法。变薄翻边属体积成形，如果用一般翻边方法达不到要求的翻边高度时，可采用变薄翻边方法增加竖边高度。第9

15、章 车身覆盖件冲压工艺 车身由车身骨架、覆盖件组成。覆盖件通常由0 .6l.2mm的08系列冷轧薄钢板制成，根据覆盖件形状复杂程度、拉伸塑性变形程度确定拉深性能等级。 覆盖件是冲压加工难度最大的零件。与一般的冲压件相比较，覆盖件具有材料薄、形状复杂，结构尺寸大、表面质量好等特点，因此覆盖件的冲压工艺编制、冲模制造要求较高。91车身覆盖件的冲压工艺特点911覆盖件的冲压工序 车身覆盖件的形状复杂、尺寸大，因此一般不可能在一道冲压工序中直接获得，有的需要十几道工序才能获得，最少的也要三道工序。覆盖件冲压的基本工序有落料、拉深、修边、翻边和冲孔，见表9-l。根据需要和可能，可以将一些工序合并，如修边

16、翻边等。 落料工序是为了获得拉深工序所需的毛坯外形。拉深工序是关键工序，覆盖件的形状是由拉深工序成形的。 修边工序是覆盖件为了切除拉深件的工艺补足部分。这些工艺补足只是拉深工序的需要，因此拉深后切掉。 翻边工序位于修边工序之后，它使覆盖件边缘的竖边成形。冲孔工序是加工覆盖件上的孔洞。冲孔工序一般在拉深工序之后，以免孔洞破坏拉深时的均匀应力状态，避免孔洞在拉深时变形。912 生产规模与装备 选用冲压工艺装备应考虑产品的质量、生产效率和装备成本平摊等因素，覆盖件冲压工艺装备因冲压生产规模而异。 单件生产 车身覆盖件的生产以钣金为主，使用少量模具、胎具，配备少量的拉伸和成形模具。 小批量生产 拉伸和

17、成形采用模具，而落料、拉深后的修边是在一些通用设备上进行，翻边使用胎具在覆盖件上的用钻孔方法加工。拉深模一般用低熔点合金模、锌基合金模。 中批量生产 对于关键性的覆盖件和较大的覆盖件，部分工序采用冲压模具，而一般的覆盖件冲压工艺方案与小批量生产相同， 大批量生产 每一道工序都使用冲模。模具结构相对复杂，一般采用人工送料和取件，少量采用机械手取件。 大量流水生产 采用冲压自动线进行生产。自动线上的模具结构相对简单些，便于安装各种送料、取件、翻转、排除废料和传送工件等装置。913 覆盖件分类 根据形状复杂程度和变形特点，覆盖件可分为三类：浅拉深件、一般拉深件和复杂拉深件。表9-2为覆盖件的分类。9

18、14 覆盖件拉深技术要求 拉深工序是制造覆盖件的关键工序，它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率和制造成本。覆盖件拉深具有以下特点。 覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的复合成形。无论覆盖件分块有多大，形状有多复杂，尽可能在一次拉深中成形出全部空间曲面形状以及曲面上的棱线、筋条和凸台，否则很难保证覆盖件几何形状的一致性和表面光滑。 覆盖件形状复杂，深度不均，且又不对称，压料面积小，因而需要采用拉深筋来加大进料阻力；或是利用拉深筋的合理布置，改善毛坯在压料圈下的流动条件，使各区段金属流动趋于均匀，有效地防止起皱和拉裂。 覆盖件的拉深不仅要求有一定的拉深力，还要求在拉深过程中具

19、有足够的，稳定的压料力由于覆盖件往往轮廓尺寸大，单动压力机不能满足其对压料力的要求。因此，在大量生产中，覆盖件的拉深均在双动压力机上进行。双动压力机具有拉深、压料两个滑块，压料力可达拉深力6570，且四点连接的外滑块可进行压料力的局部调节，从而满足覆盖件拉深的特殊要求。 覆盖件的拉深要求材料的塑性好、表面质量和尺寸精度高。含碳量在008%019的低碳钢具有伸长率高(40%)，屈强比小(sb)、硬化指数n和厚向异性系数r大的特点，能满足复杂的、拉深变形程度很大的覆盖件的拉深工艺要求。 覆盖件拉深时，为减少板料与凹模、压料圈的摩擦，降低材料内应力以避免破裂和表面拉毛的现象，常需在压料面上涂抹特制的

20、润滑剂，它能够很好地附着在钢板表面上，并形成一层均匀的、具有相当强度、足以承受相当大的压力的润滑膜。92 车身覆盖件拉深工艺设计 现代汽车车身的艺术造型趋于流线型是为了适应高速行驶的需要，这往往使零件的冲压工艺性变差，拉深时容易起皱和破裂，并给冲模制造和维修带来困难。 汽车覆盖件是由若干冲压件装焊而成的。冲压件设计应考虑零件的成形工艺性、装配工艺性以及车身整体组装后的外形美、观性；冲压件既要保证零件能够容易成形，又要使材料的极限变形能力得到充分发挥，提高成形工艺性。921 工艺设计原则 在进行覆盖件的拉深工艺设计时，应遵循以下设计原则。 尽可能用一道拉深工序成形出覆盖件形状。因为二次拉深经常会

21、发生拉深不完整的情况造成覆盖件表面质量恶化。 覆盖件的拉深深度应尽可能平缓均匀，使各处的变形程度趋于一致。在多道工序成形时预先要很好地考虑前后各工序间的相互协调，并保证各个工序的成形条件达到良好状态。 拉深表面较为平坦的覆盖件时，其主要变形方式应为胀形变形。适当地设置拉深筋和设计合适的压料面，以调整各个部位的材料变形流动状况，可以达到良好的效果。 覆盖件主要结构面上往往有急剧的凸凹曲折和较深的鼓包等局部形状，在形状设计时，应尽可能满足合理拉深成形条件的要求。在制订拉深工艺时，可以通过加大过渡区域和过渡圆角、预加工艺切口等办法，改善材料的流动和补充条件。 覆盖件的焊接面小允许存在皱褶、回弹等质量

22、问题。 覆盖件上的孔一般应在零件拉深成形后冲出，以预防预先冲制的孔在拉深过程中发生变形。如孔位于零件上不变形或变形极小的部位时，也可在零件拉深前制出。 覆盖件拉深的压料圈形状设计，应以材料不发生皱折、翘曲等质量问题为原则，保证压料面材料变形流动顺利。同时，压料面的形状还应保证坯料定位的稳定性、可靠性，送料、取件的方便性、安全性。 覆盖件经拉深工序后，一般为翻边、修边等工序，在进行拉深工序的坯料形状尺寸和拉深工艺设计时，应充分考虑为后续翻边、修边等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、进料和取料等。 坯料的送进和拉深件的取出装置应安全、方便，有利于覆盖件的自动化，流水线生产。

23、当拉深模具的内表面与坯料发生干涉时，有必要在模具内设置导向装置。922拉深方向的确定 确定拉深方向，就是确定零件在模具中的三个坐标(x、y、z)位置。拉深方向的好坏，直接影响拉深零件的质量和模具的结构复杂性，有时拉深方向确定不合理，甚至会使拉深无法进行。因此，确定拉深方向是拉深工艺中一项十分重要的工作。 合理的拉深方向应符合下列原则。(1) 保证凸模能够顺利进入凹横 首先应保证凸模能够进入凹模，拉深方向与零件各侧壁面夹角1 5。如图9-l所示为覆盖件的凹形决定了拉深方向的示意图，图9-l(a)所示的拉深方向表明凸模水能进人凹模，如覆盖件旋转一角度，采用如图9-1(b)所示的拉深方向，凸模才能进

24、入凹模。 正拉深、反拉深都要顺利，如图9-2所示。(2) 凸模、毛坯接触状态 开始拉深时，凸模与毛坯的接触面积要大，其中心与冲模中心重合。 模开始拉深时与毛坯的接触面积要大图9-3(a)，若接触面积小，且接触面与水平面夹角大，会使应力集中，容易产生裂纹。 凸模与毛坯的开始接触点接近中间部分图9-3(b)，这样凸模在拉探过程中使材料均匀拉入凹模。如果接触地方不接近中间，则在拉深过程中，拉深毛坯经凸模顶部由于窜动而影响表面质量。 图9-4所示为微型货车顶盖。若按箭头l所示的拉深方向，虽满足了窗口部分的凸模能够进入凹模的要求，但凸模开始拉深时与拉深毛坯接触面积小而又不在中间，这样在拉深过程中拉深毛坯

25、容易产生开裂和坯料窜动而影响表面质量，因此不能采用。考虑到整个拉深形状的条件，改变为按箭头2所示的拉深方向，其优点是凸模顶部是平的，凸模开始拉深时与坯料接触面积大而又在中间，有利于拉深，但窗口部分凸模不能进入凹模，则必须改变窗口部分凹形的形状。其方法是从A线往左弯成水平面，参见图9-4(a)，在拉深后的适当工序中再整形回来。改变部分与整形回来部分的材料应是相等的。 凸模与毛坯接触地方要多且分散、同时接触图 9-3(c)。若小同时接触，也会由于经凸模顶部产生窜动而影响拉深件的表面质量，为了使凸模开始拉深时与毛坯接触地方多又分散，可改变拉深方向，改善接触状态。若拉深方向因拉深件确定了不能改变图9-

26、3(d)，只有在工艺补充部分想办法，即改变压料面形状为倾斜面，使两个地方同时接触。(3) 压料面各部位进料阻力要均匀 拉深深度均匀是保证压料面各部位进料阻力均匀的主要条件。进料阻力不一样，在拉深过程中拉深毛坯就有可能经凸模顶部窜动，严重的会产生破裂和皱纹。 如图9-5所示为微型双排座汽车立柱的上段，若将拉深方向旋转6，则使压料面一样高，进料阻力均匀，同时凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触地方接近中间，拉深成形好。923覆盖件工艺补充 为了实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、压料面等结构根据拉深工序的要求进行设计，这样的结构部分称为工艺补充。工艺补充分为外补、内补，外补指凹模圆角半径以外的材料

27、，内补指工艺孔和开口。工件成形后，工艺外补充的一部分成为拉深件组成的部分，而残留部分在拉深完成后要将其修切掉，过多的工艺补充将增加材料的消耗。因此，应在满足拉深条件的情况下，尽量减少工艺补充部分，以提高材料的利用率。(1) 外补应考虑的问题 拉深进料条件。拉深深度应尽量浅。拉深深度的大小直接影响拉深成形。拉深深度深，拉深困难，拉深时容易开裂；拉深深度浅，拉深成形容易。因此工艺补充部分应尽量使拉深深度浅，便于拉深成形。 压料面的形状和位置。尽量采用垂直修边。垂直修边比水平或倾斜修边工艺补充部分少，模具结构简单，废料也易于排出。 满足修边工序的工艺要求。 工艺补充部分尽量小。工艺补充部分在拉深以后

28、被修掉，工艺补充部分是工艺上必要的材料消耗，因此在能够拉深出满意的拉深的条件下，应尽可能减少工艺补充部分，这样可以节约材料，图9-6为汽车前围板拉伸工艺补充部分的三个方案。 图9-6(a)将翻边展开为水平面；再加上工艺补充部分，垂直修边。 图9-6(b)，将翻边展开为斜面；再加上工艺补充部分，垂直修边。 图9-6(c)，将翻边展开为垂直面；再加上工艺补充部分，水平修边。 以上三个方案中，图9-6(a)最好，拉深深度浅，易成形，垂直修边，模具结构简单，工艺补充部分最少，节约材料。定位可靠。要考虑拉深件在修边时和修边以后工序的定位可靠。拉深件在修边时和修边以后工序的定位必须在确定拉深件工艺补充部分

29、时考虑，一定要定位可靠，否则会影响修边和翻边的质量。深的拉深件如汽车前围板、左右车门内蒙皮、后围板等用侧壁定位，浅的拉深件如汽车顶盖、左右车门外蒙皮、地板等用拉深槛定位。而对一些不能用侧壁和拉深槛定位的零件，应采用拉深时穿刺孔或冲工艺孔来定位(图9-7)。 拉深条件。对斜面大的拉深件，要考虑凸模对拉深毛坯的拉深条件。凸模对拉深毛坯的拉深条件(材料紧粘凸模)主要取决于拉深件形状。如图9-8所示为拉深件形状决定凸模对拉深毛坯的拉深条件示意图。图9-8(a)所示为拉深件没有直壁，因此凸模1的A点一直到下死点才和拉深毛坯接触。如果由于进料阻力小，在拉深过程中斜壁部分已经形成了皱纹，虽然凸模1和凹模2最

30、后是合压的，也不能将皱纹压平。如在拉深件工艺补充部分上加一直壁AB图9-8(b)，选样凸模1和凹模2之间就形成一段垂直料厚间隙AB，在拉深直壁AB过程中，增大了进料阻力，使拉深毛坯紧粘凸模成形，这样就可以减少或消除拉深过程中产生的皱纹，同时也增加了拉深件的刚度。直壁AB一般取1020mm，因此表面质量要求高的拉深件最好加一段直壁。(2) 工艺外补部分种类 工艺补充部分的种类见图9-9。 修边线在拉深件压料面上，垂直修边，压料面就是覆盖件本身的凸缘面图9 -9(a) 修边线在拉深件底面上，垂直修边图9-9(b)。 修边线在拉深件翻边展开的斜面上，垂直修边图9-9(c)。 修边线在拉深件的斜面上，

31、垂直修边图9-9(d)。 修边线在拉深件的侧壁上，水平修边图9-9(e)。 工艺补充部分各部分的作用和尺寸见表9-3。(3) 压料面设计 压料面是汽车覆盖件工艺外补充部分的一个组成部分，即位于凹模圆角半径以外的那部分坯料。在拉深开始成形之前，压料圈将要成形的覆盖件坯料压紧在凹模表面上，被压住的坯料部分即为压料面。拉深成形过程中，压料面材料被逐步拉人凹模腔内，转化为覆盖件形状。因此，压料面的形状不仅要保证其本身材料不皱不褶，同时尽可能使位于凸模底部的坯料下凹，以减小零件的拉深成形深度。更重要的是，应保证被拉入凹模腔内的材料不皱不裂。压料面与拉深零件的关系存在两种情况。 压料面是覆盖件本身的凸缘面

32、，即为覆盖件本体的一部分。这种压料面的形状是确定的，为便于拉深成形过程的进行，虽然也可以做局部的变动，但必须在以后的适当工序中加以整形，以达到覆盖件的整体形状要求。 压料面由工艺补充部分所组成，在拉深工序之后的修边工序中，这种压料面将被切除所以尽量减少这种压料面的材料消耗。 确定压料面的基本原则如下。 压料面应为平面、单曲面或曲率很小的双曲面(图9-10)，不允许有局部的起伏或折棱，当毛坯被压紧时，不产生皱褶现象，而且要求塑流阻力小，向凹模内流动顺利。 凸模对拉深毛坯一定要有拉探作用。压料面展开长度比凸模表面展开长度短时(图9-11)，凸模才能对拉深毛坯产生拉深作用，保证在拉深过程中毛坯处于张

33、紧状态，并能平稳地、逐渐地紧贴凸模，以防产生皱纹。 合理选择压料面与拉深方向的相对位置。最有利的压料面位置是水平位置图9 -12(a)；相对于水平面由上向下的压料面，只要倾角不太大，亦是允许的图9-12(b)；压料面相对水平面由下向上倾斜时，倾角必须很小。图9-12的倾角太大，是不恰当的，因为拉深过程中金属的流动条件差。 凹模里凸包的要求。凹模里的凸包必须低于压料面。拉深时，拉深毛坯受凹模内的凸包弯曲而变形，压料面没压到坯料，即没有起到压料的作用，这样拉深就要起皱、开裂，得不到合格的零件。如图9-13所示为凹模里的凸包示意图。(4) 内补设计工艺切口作用 当需要在覆盖件的中间部位冲出某些深度较

34、大的局部凸起或鼓包时(属于胀形变形性质)，在一次拉深中，往往不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致零件局部破裂。这时可考虑在局部变形区的适当部位冲出工艺切口或工艺孔，使容易破裂的区域从变形区内部得到材料的补充。 工艺切口位置 必须在容易破裂的区域附近设置工艺切口，而这个切口又必须处在拉深件的修边线以外，以便在修边工序中切除，而不影响覆盖件形体，例如车门内板和上后围的玻璃口部位(图9-14、图9-l 5)。 工艺切口制法 落料时冲出：用于局部成形深度较浅的场合(工艺孔)。拉深过程中切出：充分利用材料的塑性，即在拉深开始阶段利用材料的径向伸长，然后切出工艺切口，利用材料的切向伸长，这样成形深度可以深

35、一些。 在拉深过程中冲切工艺切口，并不希望切割材料与工件本体完全分离切口废料可在以后的修边工序中一并切除。否则，将产生从冲模中清除废料的困难。 工艺切口布置原则 工艺切口的大小和形状要视其所处的区域情况和其他向外补充材料的要求而定。一般需注意几点。 切口应与局部凸起周缘形状相适应，以使材料合理流动。 切口之间应有足够的搭边，以使凸模胀紧材料，保证成形清晰，避免波纹等缺陷；而且修边后可获得良好的窗口翻边孔缘质量。 切口的切断部分(即开口)应邻近凸起部位的边缘或容易破裂的区域。 切口的数量应保证凸起部位各处材料变形趋于均匀，否则不一定能防止裂纹产生。原只有左右两个工艺切口，结果中间仍产生裂纹，后来

36、添加了中间切口。才完全避免破裂现象。93 大型覆盖件成形模结构 大型覆盖件主要指汽车、拖拉机等车身部位的大型拉深件，如外门板、翼子板、发动机罩和车身壳体等。这类零件材料薄、空间曲面形状复杂、轮廓尺寸大、表面品质要求高。 覆盖件的拉深深度不一致，因此其变形往往不仅是单纯的拉深，而是拉深和胀形，甚至是拉深和胀形、弯曲等几种变形的组合。由于其形状不规则，变形沿覆盖件周边分布不均匀，应力在各处也大小不等，故容易引起回弹、起皱和拉裂。为了使毛坯沿周边产生较为均匀的径向拉应力，使毛坯中间部位各个方向都产生比较均匀的胀形，在拉深时要增加工艺补充面或在凹模面上加拉深筋等来控制材料的流向及流速，这样可以防止拉深

37、件的起皱与拉裂。 对于拉深深度浅的覆盖件(如汽车外门板)，由于拉深时材料得不到充分的拉深变形，致使工件回弹大且刚性差，需用拉深槛来加大径向拉应力，增大塑性变形程度，使制件回弹小，刚度好。本节仅介绍覆盖件拉深模设计。(1) 拉深模的典型结构 单动拉深模 图9-16为单动拉深模，是根据单动压力机设计的，模具主要由凸模6、凹模l、压边圈5及一些辅助零件组成。限位螺钉14用于调整压边圈上下位置，使其与凹模之间间隙合理。限位块3用于限制模具冲压到位时的位置，同时也可用来调整凹模与压边圈之间的间隙。到位标志器12用来检验拉深件是否压到位。导板10用于凸模与压边圈导向，导板4用于凹模与压边圈的导向。定位块1

38、 3用于毛坯定位，定位键9用于模具在压力机工作台T形槽中的定位，顶杆7用于顶件和压料。 双动拉深模 图9-17为双动拉深模典型结构，是按双动压力机设计的。模具主要由凸模l、凹模5、压边圈3及一些辅助零件组成。凸模1安装在双动压力机的内滑块上，压边圈3安装在双动压力机的外滑块上，凹模5安装在压力机工作台上。凸模与压边圈之间用导板2导向，凹模与压边圈之间由限位块(防磨板)11导向。(2) 拉深槛 拉深槛的作用 a.增加进料的阻力 由于有拉探槛，压边圈下面的毛坯经过反复弯曲变形，增加了毛坯向凹模内流动的阻力，加大了径向拉应力，使毛坯的塑性变形量增大，从而提高拉深件的刚度。 b.使各处进料阻力均匀 由

39、于直线部分的进料阻力小，而圆角部分进料阻力大，若在直线部分放置拉深筋，则可使直线和圆角部分进料阻力均匀，防止起皱或开裂。 c.降低了对压边面接触的要求 有了拉深筋，使压边面的接触状态对拉深的影响减小，降低了对压边面的要求。如不用拉深筋，不仅对压边面要求高，而且压边面容易磨损，影响拉深件品质。 d.调整压边力 在单动压力机上调整气垫压力，在双动压力机上调整外滑块的高低，只能粗略地调整压边力，并不能完全控制各处进料量，故用拉深筋辅助调节各处压边力。 拉深槛的种类及结构 拉深槛的剖面形状有圆形、半圆形、方形；装配形式有嵌入式和整体式。嵌入式拉深筋耐磨，但制造困难；整体式拉深筋与压边圈的压边一起仿形加

40、工，如图9-18所示。 拉深槛的剖面呈梯形时，阻力作用大，所以多在深度浅的大型曲面的拉深件中采用。拉深槛与凹模做成一体，放置在凹模口部。拉深筋布置如图9-l9所示。 - 与拉深筋相配的拉深槽，要按拉深筋的尺寸研配打磨。为操作方便，一般拉深筋安置在上压边面上，拉深槽安装在下压边面上。 拉深槛的布置原则 拉深槛的数目及位置主要根据覆盖件外形、起伏特点及拉深件的深度而定，其原则如下。 a拉深深度大的工件在直线部位安置拉深槛，在圆弧部位不设拉深筋。 b同一工件拉深深度相差大时，在深的部位不设拉深槛，在浅的部位设拉深槛。 c拉深槛的位置要保证与拉深毛坯材料流动方向垂直。94 覆盖件冲压质量检查 在实际生

41、产中要对覆盖件进行检查，以保证质量。 检查项目包括开卷落料检查，钣金修正检查、毛坯上料检查、尺寸精度检查、外观质量检查，见表9-4。*95 发动机罩外板凹陷原因及措施汽车外覆盖件产品一直以来具有面积大、板坯薄的特点，给冲压生产带来了很多的技术难题。汽车外覆盖件中，发动机罩外板是整辆汽车的“脸面”。某新车型的实际生产中，发现发动机罩外板在冲压生产后表面容易产生局部凹陷(图9-20)，须额外增加校正等补救处理措施。951 原因分析 发动机罩外板凹陷基本上都集中在发动机罩的中间部位，凹陷部位有固定性，考虑到设备参数，分析原因如下。(1) 液压机参数组合与质量 保持冲压生产时液压机主缸压力和保压时间不

42、变，调整液压垫力，如图9-21所示。通过对现场参数的调整，将实际生产时的液压垫力设置为5MPa，略高于工艺要求的34MPa，超出了工艺范围，但是从结果上来看，零件的强度和刚性并没有得到改善，说明液压机参数的设定并不是造成零件表面凹陷的主要原因。(2) 材料成形网格分析 在一张发动机罩外板毛坯料上四周部分划间距100mm的经线、纬线，中间部分划线间距10mm。通过对该板材进行拉延处理发现四周间距100mm的网格线通过拉延后产生拉伸、胀形，达到间距103mm而中间间距10mm的网格线拉延后仍然为10mm，没有形成塑性变形。 所以，要解决中间塌陷问题，必须使材料中间部分产生塑性变形，提高材料的刚性和

43、强度。具体整改方法：实现材料的塑性变形就得改变拉延模的拉延筋结构，使中间材料产生胀形，增加发动机罩外板表面刚性。952 工艺方案改进(1) 拉延筋( 拉深槛) 结构 原拉深筋为圆筋，圆筋用于材料流入量大时的拉延，修模容易，便于调节拉延筋的阻力。矩形筋用于材料流入量少时的拉延或胀形，与圆筋相比能提供更强的附加拉力。因此选择用双矩形筋来代替圆筋(图9-22)，在压力参数稳定的情况下，增大进料阻力，使拉延件中间位置发生塑性变形，提高刚度、强度。(2) 拉延筋布置 拉延筋的位置必须根据拉延件形状特点、拉延深度及材料流动特点等情况而定。根据所要达到的目的不同，拉延筋的布置也不同。 因发动机罩外板凹模内轮

44、廓的曲率变化不大，直线比较多，直线部分的进料阻力小，圆角部分进料阻力大，所以沿凹模口四周设置连续的拉延筋。 为了调节压料面上各部位材料变形的差异，确保材料向凹模内流动的速度比较均匀，沿凹模口四周增设间断的拉延筋，弯角处不设。后部(弧形)增设一条拉延筋(双矩形筋)，在液压机压力稳定的情况下，增大了阻力，减少材料流入量，中间部位发生塑性变形，增强了工件刚性；(3) 材料 加大材料宽度，从1420mm增加到1445mm，使之形成内部走料大于外围，使中间材料产生绷紧，改善拉深效果，提高发动机罩外板表面硬度，修模完成之后，通过对现场液压机参数的调整，将液压垫力设置稳定在5MPa，再次进行网格试验验证，发现拉延件网格线中间拉伸2mm，中间部位发生了塑性变形(图9-23)，强度提高了。 目视检测和硬度检测，发动机罩外板表面不存在塌陷问题，发动机罩外板强度、刚性明显提高。技术人员对整改后的发动机罩外板单件经涂装电泳后，进行现场效果验证。达到预期效果。涂装前将不再需要校正处理，整改效果显著。专心-专注-专业