汽车覆盖件成形工艺与模具设计总结.pptx
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1、 覆盖件指覆盖汽车、拖拉机的发动机、底覆盖件指覆盖汽车、拖拉机的发动机、底盘及构成驾驶室、车身的零件。这类零件具有表盘及构成驾驶室、车身的零件。这类零件具有表面质量要求高,刚性好,轮廓尺寸大,形状复杂面质量要求高,刚性好,轮廓尺寸大,形状复杂等特点。一般要经过落料、成形、整形、修边、等特点。一般要经过落料、成形、整形、修边、冲孔、翻边等多道工序来完成。多数情况下,成冲孔、翻边等多道工序来完成。多数情况下,成形工序是关键。习惯上,人们将这类零件的成形形工序是关键。习惯上,人们将这类零件的成形称之为大型覆盖件的拉深。称之为大型覆盖件的拉深。第1页/共101页2.1 2.1 覆盖件成形工艺特点和分类
2、覆盖件成形工艺特点和分类第2页/共101页 1 1)工艺特点)工艺特点 (1 1)属复合成形工序)属复合成形工序 除拉深工序外,还包除拉深工序外,还包括有胀形、弯曲和翻边等其它工序。括有胀形、弯曲和翻边等其它工序。第3页/共101页某轿车后备舱外板 第4页/共101页 (2 2)一次成形一次成形 由复杂空间曲面组成,由复杂空间曲面组成,变形复杂,各处应力很不均匀,要求一次工变形复杂,各处应力很不均匀,要求一次工序完成序完成 。第5页/共101页某轿车中底板第6页/共101页(3 3)拉深筋(槛)布置)拉深筋(槛)布置 表面起伏大,深度表面起伏大,深度不等,曲率小,压料面积相对较小。成形时,不等
3、,曲率小,压料面积相对较小。成形时,材料流动速率不一致。工艺决策时,要合理材料流动速率不一致。工艺决策时,要合理布置拉深筋或拉深槛。布置拉深筋或拉深槛。第7页/共101页某轿车顶盖板第8页/共101页 (4 4)设置工艺补充面)设置工艺补充面 无法从原零件图找无法从原零件图找到完全封闭的压料基准面。所以,工艺补充面的到完全封闭的压料基准面。所以,工艺补充面的构造是进行覆盖件工艺设计的一个重要方面。构造是进行覆盖件工艺设计的一个重要方面。第9页/共101页某轿车前轮罩(右件)和后轮罩(左件)第10页/共101页工艺补充后拉深工序图 第11页/共101页后轮罩调试制件 第12页/共101页前轮罩调
4、试制件第13页/共101页 (5 5)变形程度调整)变形程度调整 各部分变形极不均各部分变形极不均匀,有的部位材料得不到充分的变形,有的匀,有的部位材料得不到充分的变形,有的部位刚性差,修边工序后,会严重变形。工部位刚性差,修边工序后,会严重变形。工艺决策时,尽量采取措施,加大该部位变形艺决策时,尽量采取措施,加大该部位变形程度,保证修边后弹性畸变小,刚性好。程度,保证修边后弹性畸变小,刚性好。第14页/共101页第15页/共101页 (6 6)对材料性能要求高)对材料性能要求高 覆盖件局部变形覆盖件局部变形程度大,为保证成形时能经受大的塑性变形,对程度大,为保证成形时能经受大的塑性变形,对板
5、料成形性能、金相组织、表面粗糙度和尺寸精板料成形性能、金相组织、表面粗糙度和尺寸精度都有非常高的要求。度都有非常高的要求。第16页/共101页 (7 7)多采用双动压力机)多采用双动压力机 覆盖件所需成覆盖件所需成形力和压边力都较大。生产中一般安排在双形力和压边力都较大。生产中一般安排在双动压力机上。双动压机提供的压边力在公称动压力机上。双动压机提供的压边力在公称压力压力60%60%以上,压边力调整容易。以上,压边力调整容易。(目前的一目前的一种趋势是种趋势是:用带液压垫的单动压力机来代替双用带液压垫的单动压力机来代替双东压力机。)东压力机。)第17页/共101页 2 2)覆盖件的分类)覆盖件
6、的分类 根据复杂程度和变根据复杂程度和变形特点,覆盖件可分为三类:浅成形件,一形特点,覆盖件可分为三类:浅成形件,一般成形件和复杂成形件。各类零件的变形特般成形件和复杂成形件。各类零件的变形特点列于表点列于表1 1。第18页/共101页分分类类典型零件典型零件零件外形特征零件外形特征变形特点变形特点浅浅成成形形件件1)成形深度)成形深度浅(小于浅(小于50mm)2)外形较简)外形较简单匀称单匀称3)平的或基)平的或基本平的底,或本平的底,或是小台阶是小台阶1)主要靠自)主要靠自身材料的延伸,身材料的延伸,胀形成分大胀形成分大2)变形、应)变形、应力均匀,用拉力均匀,用拉深槛增加材料深槛增加材料
7、流动阻力,使流动阻力,使材料充分变形材料充分变形3)一般不会)一般不会破裂破裂表1 覆盖件的分类第19页/共101页一一般般成成形形件件1)成形深度)成形深度较深(小于较深(小于100mm)2)外形较复)外形较复杂杂3)平的或基)平的或基本平的底,本平的底,大曲率外凸大曲率外凸形底形底1)靠压边面下)靠压边面下毛坯向内流动来毛坯向内流动来补充,拉深成分补充,拉深成分较大较大2)变形、应力)变形、应力较均匀,塑性变较均匀,塑性变形程度较大形程度较大3)一般不会破)一般不会破裂裂第20页/共101页复复杂杂成成形形件件1)成形深度大)成形深度大于于100mm2)外形复杂不)外形复杂不对称对称3)有
8、外凸或者)有外凸或者内凹的底,或内凹的底,或大台阶底大台阶底1)既靠压边面下)既靠压边面下材料补充,又靠材料补充,又靠材料延伸,拉深材料延伸,拉深和胀形成分均大和胀形成分均大2)应力、变形很)应力、变形很不均匀,大部分不均匀,大部分区域已经充分变区域已经充分变形,接近成形极形,接近成形极限限3)容易产生破裂)容易产生破裂第21页/共101页2.2 2.2 覆盖件成形工艺性覆盖件成形工艺性第22页/共101页 成功的产品必须同时满足市场与生产制造要成功的产品必须同时满足市场与生产制造要求,而从生产和市场不同视角看,关注产品焦点求,而从生产和市场不同视角看,关注产品焦点有所不同。有所不同。第23页
9、/共101页产品市场与生产视角的关系第24页/共101页 现代汽车车身艺术造型注重款式,趋于曲线急剧过渡,棱角清晰,线条分明和流线型,以适应高速行驶和个性化要求。第25页/共101页 这样往往会忽视对零件成形工艺性的要求,这样往往会忽视对零件成形工艺性的要求,成形时容易起皱或破裂,给模具制造和维修带来成形时容易起皱或破裂,给模具制造和维修带来困难。故车身创新设计时应考虑零件成形工艺性。困难。故车身创新设计时应考虑零件成形工艺性。做到市场视角与生产视角完美结合做到市场视角与生产视角完美结合。第26页/共101页 1)覆盖件的分块 根据冲压工艺性和组件装配工艺性及外型美观等要求,统筹考虑将定型车身
10、进行剖分。分块时需考虑以下几个方面。第27页/共101页第28页/共101页 (1)(1)满足成形工艺性要求满足成形工艺性要求 工艺性及成形难工艺性及成形难易程度是考虑如何分块的首要因素,覆盖件的分易程度是考虑如何分块的首要因素,覆盖件的分块应满足材料的变形规律。块应满足材料的变形规律。第29页/共101页 (2)(2)分块大小要适当分块大小要适当 分块太小,会给组件分块太小,会给组件的装配带来困难,也会影响整体车型的美观;分的装配带来困难,也会影响整体车型的美观;分块太大,会增加成形的难度。块太大,会增加成形的难度。第30页/共101页 (3)(3)分块线应合理分块线应合理 分块线应与外部造
11、分块线应与外部造型线相适应;应避免在圆弧面上;分界面相型线相适应;应避免在圆弧面上;分界面相邻分块应有相近材料厚度和钢号,以保证焊邻分块应有相近材料厚度和钢号,以保证焊接质量。接质量。第31页/共101页汽车车身设计流程概念设计高层行政决策人员总工程师外形设计工美设计人员1:3或 1:5油泥模型或者数字模型1:1油泥模型或者数字模型空气动力学专家工艺设计阶段(分块)结构设计专家第32页/共101页2)覆盖件的形状 覆盖件由复杂曲面组成,用平面图形表达不清楚。传统除用坐标网标注外,还需用立体模型(主模型),通过两者互为补充,互为说明才能使设计者的意图全部表达出来。第33页/共101页 近年来,商
12、品化软件如近年来,商品化软件如CATIACATIA、UGUG 、Pro/EPro/E等具有强大曲面造型功能等具有强大曲面造型功能,为复杂形状表述和为复杂形状表述和三维主模型建立提供了方便。从工艺性观点出发,三维主模型建立提供了方便。从工艺性观点出发,对覆盖件形状分析应考虑以下几个方面。对覆盖件形状分析应考虑以下几个方面。第34页/共101页(1)覆盖件的深度 非零件深度,而是考虑了工艺补充部分以后,冲压件在模具中沿成形方向的实际深度。深度愈深,变形程度愈大,愈接近成形极限。深度太浅如外门板得不到充分变形,易起皱,回弹大且刚性不足。第35页/共101页(2 2)覆盖件底部形状)覆盖件底部形状 平
13、和基本平的平和基本平的(图图a)a);外凸;外凸的的(图图b)b);大台阶的;大台阶的(图图c)c);内凹的;内凹的(图图d)d)四种。其四种。其中中,平缓外凸形对成形有利;深度浅的零件成形条平缓外凸形对成形有利;深度浅的零件成形条件并不理想;大台阶成形条件更差些;内凹形是件并不理想;大台阶成形条件更差些;内凹形是成形条件最差的。成形条件最差的。第36页/共101页a)平的或基本平的底;b)外凸形底;c)大台阶形底;d)内凹形底覆盖件底部形状的类型第37页/共101页(3)翻边形状 作用:加强零件的刚性;冲孔连接其它零件;用于焊接装配。直线翻边问题不大。内凹翻边与内孔翻边相似,材料受拉容易破裂
14、(图L2区段),外凸翻边与拉深相似,材料受压易起皱(图L1区段)。降低翻边高度或增大曲率半径,可避免拉裂或起皱。第38页/共101页覆盖件的翻边形状第39页/共101页(4)覆盖件的局部形状 主要结构面上布置了各种形状筋、装饰棱线、标记和凸凹平台,其成形属胀形变形。凸凹方向对成形有较大影响。此类形状往往要求圆角小,压出印痕又深,有时由于局部变薄严重会产生橘皮状粗糙表面,甚至会开裂。根据局部成形的不同形状,应使其满足表2所列条件。第40页/共101页成形名称成形名称简简 图图数数 据据平台平台 表2不同形状的局部成形尺寸 t=0.91.5mm第41页/共101页棱线棱线压字压字压花压花第42页/
15、共101页加强筋第43页/共101页3)对原材料的要求 (1)材料的化学成分及其分布 含碳量应介于0.060.09范围。(2)均匀而细小的晶粒组织 钢板晶粒度67级,晶粒度均匀。第44页/共101页(3 3)珠光体的形状以球状为宜)珠光体的形状以球状为宜 材质差产生的废材质差产生的废品,裂口多半为锯齿状或不规则形状;工艺问题品,裂口多半为锯齿状或不规则形状;工艺问题产生的废品,裂口比较整齐产生的废品,裂口比较整齐 。(4 4)材料力学性能)材料力学性能 s s/b b小小,n n值、值、值大的材料值大的材料对成形有利。对成形有利。(5 5)表面质量)表面质量(、组组)和厚度偏差和厚度偏差(A
16、A、B B级级)第45页/共101页4)覆盖件成形工艺要素(1)成形方向 选定成形方向,就是确定工件在模具中三向坐标(x,y,z)位置。合理方向应满足如下原则。第46页/共101页第47页/共101页a.a.避免集中变形使材料均匀流动避免集中变形使材料均匀流动 如图如图a a所示所示,两侧包容角尽可能做到一致;两侧包容角尽可能做到一致;如图如图b b所示所示,凸模表面同时接触毛坯点多且分散,凸模表面同时接触毛坯点多且分散,分布均匀;如图分布均匀;如图c c所示所示,凸模与毛坯为点接触时,凸模与毛坯为点接触时,应适当增大接触面积,避免集中变形造成局应适当增大接触面积,避免集中变形造成局部破裂。部
17、破裂。第48页/共101页凸模与毛坯接触状态第49页/共101页b.保证凸模与成形部位完全贴合 需要成形部位在一次成形中完成,没有凸模接触不到的死区。c.减小成形深度,使深度变化平缓第50页/共101页(2 2)分型面)分型面 如图所示如图所示,分型面有两种:平面结分型面有两种:平面结构和曲面结构。前者深度悬殊大,坯料不易均匀构和曲面结构。前者深度悬殊大,坯料不易均匀进入凹模;后者可降低成形深度,材料流动速度进入凹模;后者可降低成形深度,材料流动速度较一致。生产中,曲面结构较为普遍。较一致。生产中,曲面结构较为普遍。第51页/共101页1平面结构;2曲面结构;3零件本体,虚线以外为工艺补充面部
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