汽车覆盖件冲压工艺与模具设计

汽车覆盖件冲压工艺与模具设计内容摘要：

的机构，为了考虑修边模的凹模强度，修边线距凹模圆角半径 的距离 应尽量大，一般取 25。 压料面是工艺补充部分组成的一个重要部分，即凹模圆角半径 以外的部分。 压料面的形状不但要保证压料面上的材料不皱，而且应尽量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保证拉入凹模里的材料不皱不裂。 因此，压料面形状应由平面、圆柱面、双曲面等可展面组成，图 ，图 所示。 图 压料面形 状 1平面； 2圆柱面； 3圆锥面； 4直曲面 图 压料面与冲压方向的关系 1压边圈； 2凹模； 3凸模 压料面有两种：一种是压料面就是覆盖件本身的一部分；另一种是由工艺补充部分补充而成。 压料面就是覆盖件本身的一部分时，由于形状是既 定的，为了便于拉深，虽然其形状能做局部修改，但必须在以后的工序中进行整形以达到覆盖件凸缘面的要求。 若压料面是由工艺补充部分补充而成，则要在拉深后切除。 确定压料面形状必须考虑以下几点： 降低拉深深度 降低拉深深度，有利于防皱防裂。 如果压料面就是覆盖件本身的一部分时，不存在降低拉深深度的问题。 如果压料面是由工艺补充部分补充而成，必要时就要考虑降低拉深深度的问题。 图 所示是降低拉深深度的示意图，图 是未考虑降低拉深深度的压料面形状，图 是考虑降低拉深深度的压料面形状，图中斜 面与水平面的夹角 称为压料面的倾角。 对于斜面和曲面压料面，压料面倾角 一般不应大于 450；对于双曲面压料面，压料面倾角 应小于 300。 =00 时是平的压料面，压料效果最好，但很少有全部压料面全是平的覆盖件，且此时拉延深度最大，容易拉皱和拉裂。 压料面倾角太大，也容易拉皱，还会给压边圈强度带来一定的影响。 图 降低拉延深度的示意图 1. 凸模对毛坯一定要有拉伸作用 这是确定压料面形状必须充分考虑的一个重要因素。 只有使毛坯各部分在拉深过程中处于拉伸状态，并能均匀地紧贴凸模，才能避免起皱。 有时为了降低拉延深度而确定的压料面形状，有可能牺牲了凸模对毛坯的拉伸作用，这样的压料面形状是不能采用。 只有当压料面的展开长度小于凸模表面的展开长度时，凸模才对毛坯产生拉伸作用。 如图 所示，只有压料面的展开长度 小于凸模表面的展开长度 时才能产生拉伸作用。 有些拉深件虽然压料面的展开长度比凸模表面的展开长度短，可是并不一定能保证最后不起皱。 这是因为从凸模开始接触毛坯到下止点的拉深过程中，在每一瞬间位置的压料面展开长度比凸模表面的展开长度有长、有短，短则凸模使毛坯产生拉伸作用，长则因拉伸作用减小甚至无拉伸作用导致起皱。 若拉深过程中形成的皱纹浅而少，再继续拉深时则有可能消除，最后拉深出满意的拉深件来；若拉深过程中形成的皱纹多或深，再继续拉深时也无法消除，最后留在拉深件上。 如图 所示的压料面形状，虽然压料面的展开长度比凸模表面的展开长度短，可是压料 面夹角 比凸模表面夹角 小，因此在拉深过程中的几个瞬间位置因“ 多料 ” 产生了起皱。 所以在确定压料面形状时，还要注意使 1800。 a) b) 图 凸模对毛坯产生拉伸作用的条件 切口 在制件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有时靠从外部流入材料已很困难，继续拉深将产生破裂。 这时，可考虑采用冲工艺孔或工艺切口，以从变形区内部得到材料补充。 如图 所示。 工艺孔或工艺切口的位置、大小和形状，应保证不因拉应力过大而产生径向裂口，又不能因拉应力过小而形成皱纹，缺陷不能波及覆盖件表面。 工艺孔或工艺切口必须设在拉应力最大的拐角处，因此冲工艺孔或工艺切口的位置、大小、形状和时间应在调整拉深模时现场试验确定。 由于模具制造装配困难，模具精度不易保证，冲切的碎渣影响覆盖件的表面质量，应尽 量不用该方法。 （ 1）拉深件图的要求 拉深件图不同于产品图 ,它是在产品图的基础上经过工艺补充后适合于冲压加工的工序图 ,必须符合下列要求 : ① 按照拉深件的冲压位置绘制 ,而不是像产品图那样按照零件在车身上的装配位置来绘制。 ② 拉深件图上不仅要标注拉深件的轮廓尺寸、不同位置的深度等。 而且要标注拉深件在汽车坐标系中的定位尺寸，拉深方向与坐标系的关系，后面工序示意线及尺寸等。 有时还标注后面工序的冲压方向，但不标注拉深件外轮廓尺寸。 ④ 当拉深件的法兰面为复杂曲面形状时，还可以在法兰面上标注上 凸、凹模和压料圈型面按工艺模型仿制、配研的技术要求。 (2)拉深件图的画法 ① 依据产品图绘制 对于不是很复杂的零件，可以依据产品图确定冲压方向，进行工艺充，绘制出拉深件图。 ② 依据实物绘制 对于结构形状很复杂零件，由于产品图也不能将零件的每一个尺寸都表示出来，所以在绘制拉深件图时，要依据零件实物或主模型确定冲压方向及压料面。 然后进行实际测绘，并借助于主图板测量断面尺寸，画出拉件图。 ③ 计算机绘图 在利用计算机进行产品计时，可利用零件产品数据直接进行拉深件图的设计，但还需要用工艺模型和主图板进行验证，不符之处 要进行修正。 图 是一汽车零件的拉深件图。 图中不仅给出了拉深件的形状和尺寸，而且标出了修边线位置和翻边位置。 图 ? 某汽车零件的拉深件简图 注：表示载重汽车覆盖件在汽车上的位置时，上下位置是以车架上翼面为基准，上方为正 ,下方为负 ；前后位置以前轮轴线为基准，前方为正，后方为负。 因此，图中标出的 1500 线和 800 线分别表示该位置在前轮中心前 1500 ㎜和车架上翼面的上方 800 ㎜处。 拉深、修边和翻边工序间的关系 覆盖件成形各工序间不是相互独立而是相互关联的，在确定覆盖件冲压方向和加工艺补充部分时，还要考虑修边、翻边时工序件的定位和各工序件的其它相互关系等问题。 拉深件在修边工序中的定位有三种：（ 1）用拉深件的侧壁形状定位。 该方法用于空间曲面变化较大的覆盖件，由于一般凸模定位装置高出送料线，操作不如凹模定位方便， 所以尽量采用外表面侧壁定位；（ 2）用拉深筋形状定位。 该方法用于一般空间曲面变化较小的浅拉深件，优点是方便、可靠和安全，缺点是由于考虑定位块结构尺寸、修边凹模镶块强度、凸模对拉深毛坯的拉深条件、定位稳定和可靠等因素增加了工艺补充部分的材料消耗；（ 3）用拉深时冲压的工艺孔定位。 该方法用于不能用前述两种方法定位时的定位，优点是定位准确、可靠，缺点是操作时工艺孔不易套入定位销，而且增加了拉深模的设计制造难度，应尽量少用。 工艺孔定位必须是两个工艺孔，且孔距越远定位越可靠。 工艺孔一般布置在工艺补充面上，并在后续工序中切 掉。 修边件在翻边工序中的定位，一般用工序件的外形、侧壁或覆盖件本身的孔定位。 此外，还要考虑工件的进出料的方向和方式、修边废料的排除、各工序件在冲模中的位置等问题。 覆盖件成形模具的典型结构和主要零件的设计 覆盖件拉深模 覆盖件拉深设备有单动压力机和双动压力机，形状复杂的覆盖件必须采用双动压力机拉深。 根据设备不同，覆盖件拉深模也可分为单动压力机上覆盖件拉深模和双动压力机上覆盖件拉深模。 图 、图 所示分别为单动压力机上和双动压力机上覆盖件拉深 模的典型结构示意图。 图 单动压力机上拉深模 图 双动压力机上拉深模 1— 凹模； 2— 压边圈； 3— 调整垫 1— 压边圈； 2— 导板； 3— 凹模； 4— 气顶杆； 5— 导板； 6— 凸模 4— 凸模； 5— 固定座 单动压力机上覆盖件拉深模的凸模 6 安装在下工作台面上，凹模 1 固定在压力机的滑块上，为倒装结构。 压边圈 2 由气顶杆 4 和调整垫 3 所支承，气垫压紧力只能整体调整，压紧力在拉深过程中基本不变，压紧力较小。 双动压力机上覆盖件拉深模的凸模 4 固定在与内滑块相连接的固定座 5 上，凹模 3 安装在工 作台面上，为正装结构。 压边圈 1 安装在外滑块上，可通过调节螺母调节外滑块四角的高度使外滑块成倾斜状来调节拉深模压料面上各部位的压紧力，压紧力大。 覆盖件拉深模的凸模和压料圈之间、凹模和压边圈之间设有导向结构，如图 的导板 5 和图 的导板 2。 导向结构采用各种结构形式的导板或导块，由于一般拉深模对精度要求不太高，可不用导柱，若在拉深的同时还要进行冲孔等工作，则最好导块与导柱并用。 （ 1）拉深模结构尺寸 表 是拉深模壁厚尺寸。 由于覆盖件拉深模形状复杂， 结构尺寸一般都较大，所以凸模、凹模、压边圈和固定座等主要零件都采用带加强肋的空心铸件结构，材料一般合金铸铁、球墨铸铁和高强度的灰铸铁（ HT250、 HT300）。 表 拉深模壁厚尺寸 模具大小 A B C D E F G 中、小型 40～50 35～45 30～40 35～45 35～45 30～35 30 大型 75～120 60～80 50～65 45～65 50～65 40～50 30～40 （ 2）凸模设计 除工艺补充、翻边面的展开等特殊工艺要求部分外，凸模的外轮廓就是拉深件的内轮廓，其轮廓尺寸和深度即为产品图尺寸。 凸模工作表面和轮廓部位处的模壁厚比其它部位的壁厚要大一些，一般为 70～ 90 （参见图 和图 ）。 为了保证凸模的外轮廓尺寸，在凸模上沿压料面有一段 40～ 80 的直壁必须加工（参见图 ）。 为了减少轮廓面的加工量，直壁向上用 45176。 斜面过渡，缩小距离为 15～ 40。 图 凸模外轮廓 （ 3）凹模设计 拉深毛坯是通过凹模圆角逐步进入凹模型腔，直至拉深成凸模的形状。 拉深件上的装饰棱线、装饰筋条、装饰凹坑、加强筋、装配用凸包、装配用凹坑以及反拉深等一般都是在拉深模上一次成形完成的。 因此，凹模结构除了凹模压料面和凹模圆角外，在凹模里设置的成形上述结构的凸模或凹模也属于凹模。