工艺方案设计.doc

3优化冲压工艺方案设计随着汽车工业的发展和科学技术水平的日益提高，轿车车身造型体现了当今汽车制造业不断采用高新技术成果赋予汽车外覆盖件以更高的审美价值和更强的时代感。如今发达国家汽车制造水平日益提高，汽车改型换代周期日益缩短，质量要求越来越高，尤其是高级轿车外覆盖件的质量要求更为严格。几年来，依靠科技进步、员工技术水平的提高及对工厂的技术改造，我们在轿车外覆盖件模具的开发和设计制造上迈出了坚实的一步。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外板、顶盖、左/右前后门外板、左/右前翼子板、左/右轮罩、后行李箱外板，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。轿车外覆盖件工艺通常存在以下几个关键问题：一 拉延冲击线问题 1 冲击线产生的原因：（1） 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。二 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）。 一般情况下在翻边处的园角半径R很小的情况下进行轮廓过拉延，即沿翻边线向外顺延25mm进行拉延如图所示。这样做还可以把拉延R放大，对拉延成形更有利使材料塑性变形更充分，大大的改善了拉延成形条件。 三 暗坑问题 1 暗坑产生的原因：主要是由于板料在此处产生的变形包括塑性变形，同时也包括去掉变形力以后消失的弹性变形。这样就造成板料局部在去掉外力后，局部就会出现暗坑。 2 解决暗坑的措施：通过工艺补充设计使材料产生足够的塑性变形。 四 回弹问题： 1 回弹产生的原因：主要是板料在变形过程中产生的变形包括塑性变形，同时也包括去掉变形力以后消失的弹性变形。 以下零件易产生回弹：梁类零件。翻边类零件。顶盖类外覆盖件。发动机罩外板类外覆盖件。通过模拟分析和以往的实践经验预测回弹量。 2 解决回弹措施：采取矫枉过正的方法解决回弹。 五 开裂问题 1 开裂产生的原因：材料在此处的变形超过了材料的延伸率，所以产生开裂。主要产生在深长类变形部位。 2 解决开裂措施：要根据每个拉延件开裂的部位和成形情况给出具体解决方案，如果是拉延成形产生的破裂，要采取工艺措施解决。如果是胀形产生的破裂，就要适当更改产品形装解决。还可以更换材料来解决。 六 起皱问题 1 起皱产生的原因：材料在变形过程中所受到的压应力大于拉应力，从而产生起皱现象。主要产生在压缩类变形和多料变形区及材料在变形过程中失稳区域。 2 解决起皱措施：再工艺方案上采取措施使材料产生深长变形。在材料变形过程中增大拉应力，减小压应力。使拉应力大于压应力。保证材料在变形过程中的稳定性。1、拉延工艺分析1）冲压方向的制定根据对产品的分析和讨论，如果按产品方向进行拉延，产品有负角，不能进行拉延成形，又考虑到与发动机罩外板配合那一侧的边较长，决定把冲压方向转15度。这样可以降低拉延深度，同时又可以减少进料量，避免冲击线爬到制件表面上。2）凸模轮廓的设计在总结前两次经验的基础上，根据冲压成形原理和一些实际经验，把凸模轮廓设计成如图8所示。改变了过去那种沿制件形状设计拉延轮廓的传统方法，而是依据产品特性和冲压成形原理进行凸模轮廓设计，保证凸模轮廓最小。凸模轮廓设计的是否合理直接影响板料在拉延成形过程中进料和板料变形程度，尤其是角部的设计更为至关重要。R与拉延深度有一定的比例关系。3）压料面的设计 压料面的设计原则：压料面应为平面、单曲面或双曲面，以有利于降低拉延深度，保证毛坯有一定的拉延程度。压料面的展开长度和凸模形状的展开长度的关系：当凸模展开长度大于压料面的展开长度时，拉延毛坯才有拉延作用。如果小于时，拉延过程中拉延毛坯将会起皱。当凸模表面夹角小于压料面的夹角，则毛坯在拉延过程中起皱。此时材料处于拉应力状态，对毛坯有拉延作用。这使得毛坯在初压时不起皱。根据以上原则，该拉延件的压料面设计成双曲面，两个曲面在园角过渡处保证曲面与曲面相切。压料面与制件基本保持等高状态，这样可以保证各处进料相等，制件变形程度均匀。如果压料面不设计成双曲面，而设计成平面，那么，制件与压料面就不能保证各处等高。在拉延过程中各处进料量不等，有的地方要料多，有的地方要料少，导致制件在拉延过程中板料变形程度不均匀，制件刚性不好，并伴有回弹产生，同时在制件表面还会产生暗坑。图82、在确定完上述各项内容后，进行拉延工艺补充设计。拉延工艺补充设计原则：(1)制件成形条件的要求。（2）修边与翻边工序的要求，（3）制件表面质量的要求。该制件要求一次拉延成形，且拉延深度较深，在拉延过程中既要有一定的进料量，又要保证使制件产生最大限度的塑性变形。同时由于进料量增加，还要避免冲击线的产生。为此工艺补充设计时采用更为优化的科学设计方法。1) 对拉延进行轮廓过拉延设计，如图9所示。由于翻边线处的R半径很小，仅为R1，拉延无法实现，如果放大R，则在下工序翻边时，制件定位不复贴，制件定位不稳定。且在翻边工序中除制件定位不稳定外，两条棱线不可能完全重合，这样就会产生滚线。采用沿翻边线向外延2mm设计。可以把R放大，有利拉延成形，在翻边工序中定位准确稳定，在制件暴露表面处只有一条棱线，即不产生棱线滚动，保证了制件的表面质量，提高了拉延变形程度。图92) 拉延深度的确定 由于该制件两侧翻边较长，制件本身的深度较深，为避免冲击线爬到制件表面上，在保证垂直修边的情况下，相对增加拉延深度，如图所示。3) 压料筋的设计拉延筋的作用在于：(1)增加进料阻力，提高材料塑性变形程度；(2)增加径向拉应力，减少切向压应力，防止起皱；(3)调整进料阻力和进料量。根据以上作用和拉延件的成形条件加一圈压料筋，并在翻边较长的那一侧加两道拉延筋，增大进料阻力。以控制这一侧的进料量。如图10所示。4）余肉的设计该制件在拉延工序中设计了两处余肉，即在轮口处沿轮口设计一处余肉，在拐角处设计一处余肉。（1）在轮口处，轮口翻边棱线在拉延过程中