汽车覆盖件冲压工艺设计关键技术
- 格式:doc
- 大小:33.00 KB
- 文档页数:4
汽车覆盖件冲压工艺编制(上)汽车覆盖件形状复杂,表面质量要求高。
用最少的模具成本、最少的设备台时加工出高质量的冲压件,需要编制合理精益的工艺方案,是对工艺人员的高要求。
汽车覆盖件的特点和要求汽车覆盖件(以下简称覆盖件)是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。
轿车的车前板和车身、载重车的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。
覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状,它既是外观装饰性的零件,又是封闭薄壳状的受力零件。
覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。
一、覆盖件的分类按功能和部位分类,可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。
外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求,内部覆盖件的形状往往更复杂。
按工艺特征分类如下:(1)对称于一个平面的覆盖件。
诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。
这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。
(2)不对称的覆盖件。
诸如车门的内、外板,翼子板,侧围板等。
这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种。
(3)可以成双冲压的覆盖件。
所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件,也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。
(4)具有凸缘平面的覆盖件。
如车门内板,其凸缘面可直接选作压料面。
(5)压弯成型的覆盖件。
以上各类覆盖件的工艺方案各有不同,模具设计结构亦有很大差别。
二、覆盖件的特点和要求同一般冲压件相比,覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。
覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。
因此,在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来,作为一各特殊的类别加以研究和分析。
覆盖件的特点决定了它的特殊要求。
1. 表面质量覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观,因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。
汽车冲压零件的设计及制造摘要:在冲压塑料加工模具领域,通常都会使用一个产品的技术质量水平来直接衡量整个冲击冲压加工模具行业的技术发展创新水平。
冲压加工模具的结构设计的合理与否以及产品加工精细与否直接的会影响着整个冲压加工部件的生产质量。
关键词:冲压加工;冲压模具;冲压部件1 汽车冲压模具的设计分析在立体模型设计图纸的加工设计绘制过程中,应对设计技术上的切入点以及实际应用需求情况做出全面的分析考量,以此对立体模具的制造工艺设计排样和立体模具成型进行十分合理的加工设计。
以上几个步骤直接就会影响着最终产品批量生产最终设计得到的立体冲压成型模具产品质量。
1.1设定目标尺寸在最初确定最终设计一款产品冲头模具成型外形尺寸图纸的整个操作过程中,第一步就首先需要在对一款成型产品冲头模具外形图的各种外形尺寸公差设计量值分析的基本认识上和基础之上,对最终确定能够设计得到一款成型产品的模具外形尺寸设计量值公差进行正确性的设定。
具体一点说来在最终确定一款产品模具外形尺寸公差后的尺寸量值允许的测量精度要求范围之内,以一款产品模具冲头、凹模的美观外形以及磨损尺寸变化速度趋向等的情况来作为主要测量依据,决定最终的能够得到一款产品冲头凹模模具外形尺寸的一款产品设计量值。
1.2排样图设计以及力学计算产品力学测量计算与应用冲压工具模型最终产品能否安全完成批量生产,在最终客户自行使用产品生产工艺过程中产品主体压力能否完全正确承受力与使用冲压机械机的内部压力之间应该有着直接的密切相互联系,因此最终产品冲压力学模型测量综合计算的技术重要性和应用意义不言而喻。
1.3模具总装图绘制模具设备总装图的总体绘制设计过程一般应当以格式排样的绘图形式作为设计基准,在此基础之上不再进行总体设计绘制工作。
除此之外,需要详细结合各种冲压送料设备的需要合模高度、设备的需要安装模具尺寸以及各种送料加工装置的合模高度,最终可以绘制设计出各种冲压设备模具的详细总体结构。
汽车覆盖件成形加工生产目前主要依靠传统经验设计来制定冲压工艺、开发相关模具,具有相当大的随意性和不确定性。
然而板料成形的力学过程及成形影响因素非常复杂,是一个集几何非线性、材料非线性、接触非线性于一体的强非线性问题,用传统的解析方法很难求解。
塑性成形理论经过100多年的发展,已相当成熟。
随着计算机应用技术的普及,板料塑性成形过程用有限元方法进行数值模拟已成为一项有效解决该问题的高新技术。
汽车覆盖件包括覆盖汽车发动机、底盘、构成驾驶室及车身的所有厚度3mm以下的薄钢板冲压而成的表面和内部零件,其重量占到汽车用钢材总量的50%以上。
汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为复杂的空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。
在冲压时毛坯的变形情况复杂,故不能按一般拉伸件那样用拉伸系数来判断和计算它的拉伸次数和拉伸可能性,且需要的拉延力和压料力都较大,各工序的模具依赖性大,模具的调整工作量也大。
汽车覆盖件成形过程中板料上的应力应变分布情况非常复杂,成形质量影响因素较多。
从变形方式看,板料的成形是拉延、翻边、胀形、弯曲等多种变形方式的组合过程。
对一个给定的零件来说,一套合理的模具和工艺方案的确定,不仅要靠实践经验和理论计算,还往往离不开反复地试模和修模。
因此汽车覆盖件模具设计的主要任务就是要解决好冲压过程中板料不同部位之间材料的协调变形问题,既要避免局部区域过分变薄甚至拉裂,又要避免起皱或在零件上留下滑移线,还要将零件的回弹量控制在允许的范围内。
目前,板料冲压过程的计算机分析与仿真技术(非线性有限元分析技术)已能在工程实际中帮助解决传统方法难以解决的模具设计和冲压工艺设计难题,如计算金属的流动、应力应变、板厚、模具受力、残余应力等,预测可能的缺陷及失效形式,如起皱、破裂、回弹等。
在汽车覆盖件的设计中采用数值模拟技术能从设计阶段准确预测各种工艺参数对成形过程的影响,进而优化工艺参数和模具结构,缩短模具的设计制造周期,降低产品生产成本,提高模具和冲压件产品品质。
汽车车门制造冲压工艺分析摘要:在对汽车车门进行制造时,所使用的材料以及制造工艺都会影响车门的强度与钢度。
大部分汽车车门的制造过程是冲压,焊装,涂装最后与车身其他部件总装为一个白车身。
汽车车门的制造工艺是整车工艺的一个缩影,从小见大,了解它也就能帮助我们了解整车制造工艺。
笔者介绍了一种冲压工艺方法在汽车车门内板上的具体应用,降低了拉延模具制造难度,降低了制造成本。
关键词:车门材料;冲压工艺;分析一、制件冲压工艺概述冲压件一般需经过拉延/修边+冲孔/整形(或翻边)+冲孔等工序才能得到合格产品。
对于稍微复杂的钣金件,通过拉延仅能得到冲压件大概轮廓,经过后序的修边冲孔,再配合整形翻边等工序才能得到最终零件。
整形翻边等工艺可以降低拉延深度,简化拉延模面的形状,提高成形性,也就是提高了模具制造的可实现性及易操作性。
以常见的车门外板为例,展示普通冲压外覆盖件的工艺流程。
车门外板采用4步工序实现了零件的制造过程,因车门外板拉延深度较小,型面相对简单,因此采用的是一次拉延成形的方法,配合后面的修边、冲孔、翻边工序而成,这种一次拉延的冲压工艺方案是通过拉延得到基本的零件轮廓,后期的整形、翻边等都是对R角的微小型面进行小范围改变,这种工艺方法在实际生产中广泛应用,但同时也存在如下缺点和不足:(1)一次拉延工序得到几乎整个零件的全部形状特征,后工序主要是修边、冲孔、翻边,以及对局部的(小面积的)难以一次成形的型面做整形,得到零件。
此工艺比较死板,灵活变动的空间较小,限制了工艺设计的多样性。
(2)因为是一次拉延得到了零件的基本形状,所以拉延深度是固定的,零件的造型决定了拉延深度的大小,也就决定了成形的可实现性。
对于拉延深度较大的零件就存在拉延状态不稳定及拉延开裂的风险。
(3)拉延深度较大的零件拉延工序存在拉毛风险,为减少拉毛的概率,对于拉延模质量要求较高,比如硬度、光洁度都要提升一个等级,同时也要加强模具的日常保养维护,增加了制造成本。
汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技术研究摘要:汽车覆盖件是我国汽车车身设计中不可缺少的组成部分。
随着我国汽车制造业的快速发展和人们生活质量的不断提高,人们对家用汽车车身设计的基本要求也越来越高。
如何追求高品质、低成本、实用的智能汽车已逐渐成为直接影响我国汽车产品选择的重要因素之一。
高度重视我国汽车整体覆盖件冲压制造工艺、模具设计等新技术的深入研究,可以大大提高我国汽车车身的整体设计质量,增强我国汽车加工产品的市场实力和竞争力,促进加工企业汽车产品的不断升级,为汽车企业的发展创造更大的社会效益和经济效益。
关键词:汽车覆盖件;汽车覆盖件冲压工艺;模具设计技术1.汽车覆盖件概述所谓汽车覆盖件,是指构成车身或驾驶室,覆盖发动机和底盘的异形表面和汽车零部件。
由于车内部及其覆盖件不仅需要具有较强的车身整体性和装饰性,还需要能够同时承受一定的地面力和冲击力,因此车内部及其覆盖件的整体结构和功能非常复杂。
除了我们经常直接看到的一些车外板,如车门外板、侧壁外板、发动机罩等,车上的内盖件也可能包括一些小型车内板,例如一些可以隐藏在车内的车辆地板和左右两侧的异形纵梁。
2.覆盖件冲压工艺特点在车身的设计中,需要从整体形状和结构功能两个方面进行设计,而汽车罩是完成汽车形状和结构功能的重要部件,所以汽车设计师往往十分重视它。
然而,尽管面板是汽车的重要组成部分,但由于设计师专业知识的限制,一些制造工艺可能没有得到充分考虑,导致了面板制造过程中的一些问题。
盖板件的冲压工艺对盖板件的制造具有重要意义,必须给予足够的重视。
设计面板时必须考虑冲压工艺。
3汽车覆盖件冲压工艺与设计方案本文主要以某汽车生产公司的一辆小型货车的后门为分析对象。
后门内板尺寸大,形状多样,是典型的汽车覆盖件。
3.1汽车覆盖件冲压工艺分析汽车后门内板分为后窗内板和后门外板。
后车门的内板和外板通过内板的焊接边缘和冲压工艺相互连接,形成汽车的后车门,后车门直接安装在汽车的行李箱上。
汽车覆盖件冲压模具dl工艺数模设计规范随着汽车工艺的不断进步,汽车的外观设计对于汽车厂商来说越来越重要。
在汽车外观的设计中,汽车覆盖件变成了一个至关重要的部分。
汽车覆盖件指的是汽车的罩子、侧翼板、车门、车顶等外层部件。
由于这些部件直接影响汽车的外观和功能,因此汽车覆盖件的设计非常重要。
而汽车覆盖件的冲压模具的设计是这些部件制造的核心之一。
汽车覆盖件制造的核心在于冲压模具,而冲压模具的数模设计规范是保证冲压制品质量的重要手段之一。
使用数模设计技术可以大大提高汽车覆盖件制造的精度和效率。
下面,我们将重点介绍汽车覆盖件冲压模具的数模设计规范。
1. 模具材料的选取模具的材料对于模具的性能和寿命有很大的影响,因此在模具的设计中,需要选择合适的材料。
模具材料应该具有高硬度、高温度和抗腐蚀等性能。
目前主要的模具材料有高速钢、合金钢、固态合金等。
在选择模具材料时还需要考虑到制造成本、加工难度等因素。
2. 模具结构设计模具的结构设计应该具有合理性和可靠性。
模具结构应该简单化,以提高模具的强度和稳定性。
同时需要考虑模具的拆卸、安装、加工和维修等方面的设计。
模具还应该具有清晰的冲顶顺序和所有的变形情况,这将有助于提高制造精度和减少排错时间。
3. 模具加工在模具加工过程中,应该注意规范加工操作。
需要根据模具设计中的零件尺寸和公差精度列出加工工序。
在加工中应该注意防止误差的出现,加工零件前应该将工艺过程和顺序确定下来,并通过仿真软件检测一下。
同时,在模具加工过程中需要注意模具表面的修整和防腐蚀处理。
4. 模具装配在模具装配过程中,需要注重安全和质量。
装配工作应该进行认真的规划,应该先对各个零件进行清洗和整理工作,然后按照设计图的要求,将散件装配起来。
在装配的时候也应该注意模具位置的清洁和检查。
5. 模具试模和修整模具的试模是保证产品质量的重要环节。
试模之前需要对模具进行全面检查和调整,检查各个零件是否卡死,确定冲压顺序并制作出合理的切折角。
二、模具结构优化设计能力与典型实例模具结构设计程序是:先进行3D DL图设计(既冲压工艺方案设计),DL图设计完成之后再进行模具结构设计。
1、冲压工艺方案优化设计自九十年代末,我们先后设计制造了捷达A2、小红旗、红旗世纪星、大红旗,奇瑞QQ、天津夏利、捷达改形等车型的发动机罩内外板、顶盖、左/右前后门外板、左/右前后门里板、左/右前翼子板、左/右轮罩、后行李箱内外板、整体侧围等模具。
取得了精度高、成本低、周期短、见效快的经济效益和社会效益。
我们通过开发设计制造以上这些模具的过程中,积累了丰富的实践经验和理论数据。
并总结出轿车外覆盖件工艺通常存在以下几个关键问题和解决这些问题的措施:1.1 拉延冲击线问题(1)冲击线产生的原因:①进料量太多,在凹模口与板料接触时产生的冲击线爬到了制件暴露的外表面上,从而在制件表面上留下一条明显的冲击痕迹,既使涂上油漆也能明显看到。
②板料在高点接触部位由于板料在拉延过程中各处进料量、进料速度大小不等,势必造成高点接触部位相互移动出现滑移痕迹,留在制件表面上。
(2)解决冲击线措施:为了避免冲击线爬到制件表面上,对拉延深度和进料量的多少进行理论分析计算即对板料在压料时和制件拉延件成形后的长度进行对比,得出进料量的多少,这个量是一个纯理论值,然后在把板料伸长率考虑进去,这样就得出一个比较近似的进料量,通过进料量设计拉延深度,反复验算调整,最后使之达到理想状态。
例如:我们在给天津夏利轿车设计制造的左右前翼字板就是采取这种措施,达到了预期效果。
1.2滚线问题(1)滚线产生的原因:由于把拉延棱线和翻边棱线设在一条棱线上,在实际加工制造过程中,这两条完全在一个位置的棱线是不能完全重合的,这样就会在翻边工序中造成拉延棱线滚动,以至滚到制件表面上,从而使制件表面产生明显缺陷。
(2)解决滚线措施:由于滚线产生的原因是两条棱不能完全重合造成的,故我们在做拉延补充设计时,采取轮廓过拉延,即拉延件的轮廓线不一定是产品的翻边线(主要取决于是否是覆盖件以及翻边处的园角半径R的大小)。
汽车侧围外板冲压工艺及模具设计摘要:随着新能源汽车的发展和汽车轻量化的需要,先进的挤压铸造技术在汽车结构件上的应用将越来越广泛,如控制臂、摆臂、连杆、发动机支架、轮边支架等底盘件已部分应用铝合金材料制造。
取代部分锻造生产高性能复杂结构件,替代低压和差压铸造、金属型重力铸造生产那些可靠性要求高的结构件已成汽车未来优选趋势。
挤压铸造作为一种金属成形技术,固然有它自己特定的工艺特点和应用范围。
生产中应根据零件的结构特点、性能要求、批量和生产条件等多种因素综合考虑,因此合理选择挤压铸造工艺方案是成功开发产品的关键。
关键词:汽车侧围外板;冲压工艺;模具设计引言汽车覆盖件是指覆盖车身和驾驶室的薄板类表面零件和内部零件。
汽车覆盖件具有尺寸较大、厚度较薄、轮廓多为曲面、表面精度要求高等特点。
汽车覆盖件模具工序繁多,通常包括拉伸、修边、冲孔、翻边、整形等多道工序。
为了减少成形工序,降低模具开发成本,常将修边和冲孔合并成一道工序,称为修边冲孔模。
修边冲孔模是汽车覆盖件模具中的一道重要工序,常放在拉伸之后进行,主要目的是将拉伸模的工艺补充部分和压料边缘压料面多余的部分切除。
1汽车侧围外板冲压工艺概述冷冲压技术就是通过压力机驱动模具,使板料产生塑性变形而最终形成一定形状的塑性成形方法。
冷冲压技术刚好能克服热冲压的缺点.但冷冲压以往是用在汽车覆盖件等薄板料的制造过程中,材料厚度在8mm以下。
随着模具技术的进步,更好的模具材料、热处理方法、先进的设计方法,以及成形分析手段的发展,利用冷冲压冲制10mm以上的驱动桥后桥壳成为可能。
目前,冲焊后桥壳的制造仍然以热冲压为主,冷冲压只占少数。
但综合考虑制件质量、生产成本等因素,其实二者各有利弊,冷冲压与热冲压各有各的优点,其中,冷冲压成形件质量相对较差,但生产成本很低,生产效率也较高,因此适合大批量生产;而热冲压虽然成形件质量相对较好,但其生产成本很高,生产周期也较长,不利于生产率的提高。
汽车车身覆盖件冲压工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!汽车车身覆盖件冲压工艺流程是汽车制造中的重要环节,它直接影响到汽车的外观质量和性能。
汽车车身覆盖件冲压工艺流程英文版Automobile Body Panel Stamping ProcessThe stamping process for automobile body panels is a crucial step in the manufacturing of automobiles. It involves the transformation of flat metal sheets into complex three-dimensional shapes that form the exterior and interior panels of a vehicle. This process requires precision, accuracy, and attention to detail to ensure the quality and durability of the final product.The stamping process begins with the selection of high-quality metal sheets, typically made of steel or aluminum. These sheets undergo several stages of preparation, including cleaning, coating with lubricants, and heating to the appropriate temperature. This preparation ensures smooth operation of the stamping machine and prevents damage to the metal sheets.Once prepared, the metal sheets are fed into a stamping press, which applies巨大的压力 to form the desired shape. The stamping press is equipped with a die, which is a precision-engineered tool that determines the shape of the panel. The die is carefully designed to match the contours of the desired panel, ensuring accuracy and repeatability.During the stamping process, the metal sheet is pressed between the die and a punch, which is another precision-engineered tool. The punch applies force to the metal, causing it to flow and conform to the shape defined by the die. This operation is typically performed at high speed and with great precision to ensure efficiency and quality.After stamping, the panels undergo further processing, such as trimming, punching, and welding, to complete the final product. These additional steps are necessary to prepare the panels for assembly into the final vehicle.In summary, the stamping process for automobile body panels is a crucial part of the automobile manufacturing process.It requires precision engineering, high-quality materials, and strict attention to detail to ensure the quality and durability of the final product. The resulting panels play a vital role in the overall appearance, safety, and performance of the automobile.中文版汽车车身覆盖件冲压工艺流程汽车车身覆盖件的冲压工艺是汽车制造过程中的关键步骤。
汽车车身覆盖件冲压工艺教案【教案】汽车车身覆盖件冲压工艺【引言】车身覆盖件是汽车外部的重要部件,其外观和质量对汽车整体形象和安全性能起着至关重要的作用。
而冲压工艺作为车身覆盖件制造的基本工艺之一,具有高效、精确和成本较低等优势,因此在汽车制造过程中得到广泛应用。
本教案将介绍汽车车身覆盖件冲压工艺的基本概念、工艺流程及其关键要点,以期为相关从业人员提供参考。
【一、概述】汽车车身覆盖件冲压工艺是指将金属板材在冲压模具的作用下,通过模具上的压力,使板材发生塑性变形,进而形成所需的车身覆盖件外形。
通常,冲压工艺包括下料、冲孔、弯曲、成形、脱模等多个步骤。
【二、工艺流程】1. 下料:在选定的金属板材上,根据设计要求,通过切割工具将板材切割成所需的几何形状和尺寸。
2. 冲孔:利用冲模将板材上的孔洞冲出,以便后续的装配和使用。
3. 弯曲:通过模具的作用,使板材在特定位置发生塑性弯曲,以形成所需的弯曲角度和弯曲形状。
4. 成形:利用成形模具,通过对板材的连续冲压作用,使板材塑性变形,并最终形成车身覆盖件的外形。
5. 脱模:将成形后的覆盖件从模具中取出,并进行清理和处理,以便进行下一步的加工和装配。
【三、关键要点】1. 材料选择:根据车身覆盖件的要求选择合适的金属板材。
常用的材料包括钢板、铝板等,不同材料的选择将直接影响到覆盖件的性能和成本。
2. 模具设计:精确的模具设计是冲压工艺成功的关键。
模具结构的合理性和几何尺寸的准确性将直接影响到冲压件的质量和外观。
3. 工艺参数:包括冲压速度、冲击力、温度等。
合理的工艺参数设计将保证冲压过程的稳定性和后续加工的顺利进行。
4. 设备选型:选择适合的冲压设备是冲压工艺成功的前提。
设备的稳定性和先进性将提高冲压件的质量和生产效率。
【四、实践操作】为使学员能够更好地掌握汽车车身覆盖件冲压工艺,教学需结合实践操作进行。
教师可在实际车身覆盖件冲压工艺生产线上,引导学员操作冲压设备,进行下料、冲孔、弯曲、成形等操作,使学员熟练掌握工艺流程和关键要点。
汽车覆盖件冲压工艺设计关键技术
专业:材料加工工程
姓名:陈晓龙
学号:123119301
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件、经济型轿车和重型汽车。
随着市场需求的改变,汽车的更新换代速度日趋加快,轿车一般为3—4年,轻型车4—5年,其它车型约为6—8年。
而作为汽车覆盖件生产的关键工艺装备——汽车覆盖件模具是制约汽车换型的瓶颈环节,其设计、制造的速度将直接影响汽车工业的发展。
在国际上,以日本丰田、美国福特、德国大众等为代表的先进水平汽车制造业,几乎每年都要以更新车身车型为主要标志的高品质汽车新产品投放市场。
而我国汽车车身新产品开发技术仍相当落后,严重影响车身开发的品质与周期。
这其中的重要原因之一就是车身开发的核心技术——汽车覆盖件模具的设计制造能力远远无法与国外先进技术相比拟,由于这种原因,目前轿车覆盖件模具大部分都靠进口。
在进口模具中,其中冲压模具为4.31亿美元,占全部进口模具的38.8%,绝大部分是国内供不应求的高档模具(如汽车覆盖件模具)。
并且随着市场需求的扩大,覆盖件模具的进口比例还有增长的趋势。
虽然国内有一汽、二汽、天汽、大众等汽车模具制造厂,具有一定设计和生产能力,但目前也只能生产部分轿车覆盖件模具,且以低档产品为主,对高档模具主要依靠进口。
尽管我国汽车工业的整体水平还不够发达,但国内不少汽车生产厂家对自主开发汽车新车型有了强烈的需求,这就使得高品质冲压件模具的需求大大增加。
为此,我国政府和地方以及不少企业投入了大量的人力、物力和财力,从事此项技术的研究,希望我国的冲压件模具开发水平能走上一个新台阶。
因此,加快技术进步,调整产品结构,充分利用现代设计方法和先进制造技术,加大技术开发力度,增加高档模具的比重,提高模具国产化程度,减少对进口的依赖,是我国汽车覆盖件模具工业的当务之急。
汽车覆盖件(简称覆盖件)是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和车身的薄板异形体的表面零件和内部零件。
覆盖件与一般冲压件相比较,具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。
作为生产汽车覆盖件的主要工艺装备,汽车覆盖件模具具有结构尺寸大、型面形状复杂、尺寸精度高和表面粗糙度要求高的特点,同时要求使用寿命长且单件生产,设计和加工要考虑很多因素。
因此,覆盖件模具的设计往往要求有多年设计经验的人员来完成。
如图1-1所示为汽车覆盖件模具的生产流程,主要包括:
1、产品冲压工艺性分析
根据用户提供的产品图和工艺要求,分析产品的冲压成形工艺性,即从产品几何拓扑结构形状、尺寸大小、精度要求及原材料选用等方面入手,进行冲压工艺性审查。
对于工艺性差的产品,应及时向用户反馈,修改产品图或工艺条件。
2、冲压工艺设计
覆盖件产品的冲压工艺,是由拉延工序、修边工序和翻边工序三个基本工序组成的。
在这三道基本工序的基础上,根据覆盖件的具体形状和尺寸,编制各自的冲压工艺。
3、模具结构设计
冲压工艺方案确定以后,通过分析选择合理的模具结构及部件,分别进行拉延模、修冲模、整型模等模具的结构设计。
4、模具加工工艺设计及其数控制造
针对不同的冲压工艺型面和模具结构设计结果,进行模具加工工艺编制和数控编程,确定模具的加工方式和方法。
冲压工艺设计贯穿于覆盖件模具设计与制造过程的始终,为冲压模具设计和
制造提供依据,是模具设计/制造的中心环节。
冲压工艺设计的质量和速度直接影响冲压生产的质量和效率,因而冲压工艺设计是模具设计的基础,它不仅决定了冲压生产的工艺过程,而且直接决定了模具结构的复杂程度。
由于覆盖件冲压成形过程受到制件形状、材料和设备等众多因素的影响,从而使覆盖件冲压工艺设计十分复杂,是覆盖件模具设计中的重点和难点。
典型覆盖件的冲压工艺过程为:落料→拉延→修边→翻边→检验。
由于覆盖件几何形状十分复杂,使用传统的方法进行设计时,难以准确估计冲压成形过程中板料的成形性,也就难以评价模具设计的正确性,使得冲压生产中经常出现破裂、起皱和形状失真等严重质量问题,而这些问题只能在模具加工后或冲压生产中才能暴露出来。
这就给模具调试带来极大困难,甚至造成整个模具的报废,造成覆盖件模具生产周期长、成本高和质量低。
究其原因主要集中在冲压工艺设计阶段的失误,尤其是拉延工序工艺设计的不合理上。
长期以来,覆盖件冲压工艺设计一直是国内外广大学者的研究热点,也是实际要解决的重要难题。
目前随着薄板冲压成形数值模拟技术的日益成熟,应用现代CAD/CAE/CAM技术对冲压成形工艺进行计算机模拟和分析,能够及早发现问题,提高模具设计质量,大大减少模具生产周期,降低生产成本。
覆盖件模具按照功能分类,可分为拉延模、修边模和翻边模3种。
l)拉延模
拉延模是保证生产出合格覆盖件最主要的工艺装备。
其作用是将平板状毛坯经过拉延工序使之成形为立体空间工件。
拉延模有正装和倒装两种形式。
2)修边模
修边模用于将拉延件的工艺补充部分和压料凸缘的多余料切除,为翻边和整形准备条件。
在小批量生产时,可以用手工和其他简单装备代替。
修边模往往兼冲孔。
修边模在修边的同时,要将废料切成若干段,每段长在200~300mm之间,分割后的废料便于打包外运。
3)翻边模
翻边模是将半成品工件的一部分材料相对另一部分材料发生翻转,根据翻边的冲压方向不同,翻边模可分为垂直翻边模和水平翻边模两大类。
水平翻边(含倾斜翻边)则需要斜楔结构完成翻边成形工作。
翻边模也是制成合格覆盖件的必要装备。
成形性分析在冲压工程生产,尤其是汽车冲压业得到了广泛应用。
它是采集板料冲压成形过程中的各种力学信息(应力、应变等),通过分析、处理、归纳,用于指导冲压生产,以确保冲压成形质量。
目前成形性分析方法主要有经验法和数值模拟方法。
由于冲压生产对经验依赖性较强,因此无论那种分析方法都离不开专家经验。
板料成形过程涉及到连续介质力学中材料非线性、几何非线性、边界条件非线性三种非线性问题,导致成形分析的极端复杂性。
随着现代汽车冲压工业的飞速发展,覆盖件产品的几何形状越来越复杂,对产品冲压成形质量要求也越来越高。
传统的经验法已难以满足这些要求,而基于有限元计算的板料冲压成形过程的数值模拟技术,由于其具有符合实际的计算模型和计算精度高的特点,已发展成为成形性分析的主要方法。
冲压成形分析与模拟,就是采用数学和力学模型,对成形过程中工件的变形规律进行分析与模拟,预测工件中发生的应力、应变、可能出现的折皱和破裂、成形力以及弹性回弹量,为设计人员和工艺师提供各种技术参数,提高模具的设计、制造工作效率,优化冲压工艺过程。
随着数值分析技术、塑性成形理论和计算机技术的迅速发展,以及对板料冲压成形过程认识的深入,特别是弹塑性有限元方法(FEM)的建立,薄板冲压成形数值
模拟技术已在国内外得到广泛的使用。
汽车覆盖件成形过程中出现的缺陷和失效形式主要表现形式有:
1)破裂
破裂是薄板成形过程中最常见的失效形式之一。
由于传力区材料的强度不足,不能使变形区毛坯产生足够的塑性变形而产生的破裂,称为强度破裂;由于变形区材料的塑性变形能力不足而导致的破裂,称为塑性破裂。
在实际生产中,后一种破裂居多。
塑性破裂一般是在两向拉应力下产生的,不能简单地用单向拉伸时得到的塑性指标来衡量材料的塑性变形能力,而需要用成形极限图(FLD)来衡量材料的极限塑性变形。
由于成形极限图可以较准确地反映板材在不同的受力状态下所能达到的最大变形。
因此,在冲压工程中利用模拟计算得到的板料成形过程中任意时刻的应变分布以及板料壁厚减薄情况,特别是通过后处理得到的成形极限图,可以准确地判断出某个给定的冲压工序是否会产生破裂失效形式,从而为判定给定模具和工艺方案产生破裂可能性提供了科学依据。
2)起皱
起皱是在冲压过程中由于塑性变形失稳而形成的常见的失效形式。
根据产生的受力状态和出现的部位,起皱可以分为压应力起皱、不均匀拉应力起皱和剪应力起皱等类型。
任何起皱都将破坏冲压零件的光顺性,影响零件的几何尺寸精度,严重时会使零件报废。
在生产中,通常针对起皱的具体原因,制定针对性的措施。
计算机仿真技术能较好地预测给定条件下可能产生的起皱,并通过修改模具或工艺参数予以清除,对于肉眼难以观察到的轻微起皱可用计算的板料厚向应变分布情况进行判别。
3)刚度不足
刚度不足是由板料塑性变形不充分引起的,同时受板厚、零件曲率、材料性能、覆盖件的结构形状等因素影响。
如果不及时解决覆盖件产品的刚性不足问题,将会影响整车的性能。
因此,生产中通常是在不出现破裂的情况下,应尽量使板料产生塑性变形,确保足够的刚度。
4)回弹
在成形结束卸载后,由于弹性变形和残余应力等因素的存在,引起制件整体回复的现象。
回弹导致产品几何形状变形失真,是影响车身综合制造偏差的重要因素之一。
这就需要在型面设计时,采取一定的措施,使冲压成形后的回弹量限定在确保产品表面形状在所规定的公差范围内。
由于回弹现象涉及因素较多,形成机理复杂,虽然可用数值模拟软件进行计算模拟,但精度偏低,还没有一个较理想的回弹算法。