大型覆盖零件的成形.ppt

大型覆盖零件的成形,1.覆盖件的成形特点和主要成形障碍:2.覆盖件冲压成形工艺设计:）工艺设计原则：）工艺参数的确定：3.覆盖件成形模具的设计与调试:4.介绍FASTAMP板料冲压成形分析软件:,（1）拉深方向：（2）工艺补充面:（3）压边面:（4）拉深筋和拉深埂:（5）工艺切口:,1.从脑到手、初步定稿：草图+说明,2.1理念表达：效果图,2.2内部设计：内厢效果图,1/5油泥模型,3.11/5油泥模型,3.21:1油泥模型,4.测量阶段三维坐标测量使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上，测出它表面上足够多点的空间三维坐标，用这些数据就可以在电脑中建立三维模型。把测量出的数据输入电脑，就可以开始进行三维模型的制作，未来这些数据将用于控制数控机床。,三坐标测量机：,为大中型测量以及扩大测量范围；利用误差保证软件保证空间误差；适合于大型模具及汽车部品测量。,JKD39系列闭式四点压力机:结构特点：高强度全钢结构机身，刚性好，精度高，4台或6台连线，可自动流水线设备以及机械手实现大型板材的连续加工，落废料可通过设备下方的传送装置来处理，移动工作台，方便换模。广泛适用于大型汽车覆盖件板材落料、冲孔、成型等加工。,5.冲压设备,南汽模具公司生产的部分模具,6.汽车覆盖件模具,工艺补充面,返回,7.汽车覆盖件,根据成形的需要，生成网格与曲面。,冲压方向调整功能,压料面生成,工艺补充面生成,大型覆盖件主要是指汽车、拖拉机等车身部位的大型零件。汽车覆盖件按其作用和要求：分内覆盖件(仪表板)、外覆盖件(车门外板)和骨架件(地板骨架)三类。（汽车设计、制造、成型设备、覆盖件）覆盖件图只能表示一些主要的投影尺寸，因此仅标注出覆盖件外轮廓和百线(即距离100mm的坐标线)交点的尺寸，过渡部分的尺寸则依据主模型决定。,1.成形特点和主要成形障碍:,1)成形特点:汽车覆盖件大多是由复杂的空间曲面组成，变形方式兼有拉深、翻边、胀形等，因此在成形工艺和模具设计时，应注意协调好各部分材料的变形均匀性;同时为解决成形时压边面积小、压边力不足和成形后刚度不够等，一般多采用设置拉深筋、拉深埂等工艺方法，拉深筋和拉深埂的设置要与周围材料的变形取得一致，还考虑对汽车的零件装配以及外型的影响。,对汽车覆盖件成形来说，通常很难准确地计算出冲件的极限变形程度因而不易确定出所需的成形工序数和各工序间的工艺关系。一般参考类似件的现有工艺、并对成形件的工艺性和成形性分析，制定出初步工艺方案。再通过试冲来不断修改、完善，以形成最终合理的工艺方案。,汽车覆盖件中成形深度浅、外形曲率平坦、成形坯料变形程度较小，将这类零件定为浅拉深成形类。浅拉深成形零件的成形极限仍为材料的拉伸破裂，但凸缘材料起皱并不像深拉深那样成为变形的主要障碍，变形区材料的应力应变分析、合理成形方案的制订等可参考深拉深成形的分析方法。,2)成形分类:,以冲件上易破裂或起皱部位主要变形方式为依据,并根据成形件外形特征、变形量大小、变形特点以及对材料性能的不同要求分为五类：深拉深成形类胀形拉深成形类浅拉深成形类弯曲成形类翻边成形类。,3)覆盖件成形障碍及其防止措施:,覆盖件成形时，同一冲件上往往兼有弯曲、拉深、翻边、拉胀成形。不同部位上起皱的原因及防止方法也各不相同；由于各部分变形相互牵制，覆盖件成形时材料被拉裂的倾向也更为严重。,拉深变形起皱有：圆角凸缘上的拉深起皱、直边凸缘上的诱导皱纹、斜壁上的内皱等。解决的办法是增加工艺补充材料或设置拉深筋。,破裂形式主要有：在角部凸模回角处的拉裂，压窝和窗框四角凸模圆角处的拉胀成形破裂。解决的办法是合理地调整毛坯尺寸、压边力、润滑情况及拉深筋的设置。在压制深度较大的窗框时，可在易发生破裂的区域附近设置工艺切口，如下图所示。,利用冲压分析软件:,返回,1)覆盖件成形工艺设计原则：(1)尽可能用一道工序成形出覆盖件形状。因为二次成形会发生成形不完整的情况，造成覆盖件表面质量恶化。(2)覆盖件的成形深度应尽可能平缓均匀，使各处的变形程度趋于一致。(3)成形表面较为平坦的覆盖件时，其主变形方式应为胀形成形。适当地设置拉深筋、拉深埂和设计合适的压边面以调整各个部位材料的变形流动状况，可以达到良好效果。(4)覆盖件主要结构面上往往有急剧的凸凹折曲和较深的鼓包等局部形状,在制定工艺时，可以通过加大过渡区域和过渡圆角、预冲制工艺切口等，改善材料的流动和补充条件。,2.覆盖件冲压成形工艺设计：,(5)覆盖件上的焊接面不允许存在皱折、回弹等成形质量问题，对不规则的形状应考虑用拉深成形制出焊接面。用弯曲工序制做焊接面时，应该选择没有变薄的冲压方向为弯曲方向。(6)覆盖件上的孔一般应在零件成形之后冲出，以防预先冲制的孔在成形过程中发生变形。(7)覆盖件成形的压边圈形状设计，应以使材料不发生皱折、翘曲等质量问题为原则，保证压边面材料变形流动顺利。并保证坯料定位的稳定、可靠和送料、取件的方便、安全。(8)覆盖件在主成形工序之后，一般为翻边、修边等工序，在成形工艺设计时，应充分考虑为后续翻边、修边等工序提供良好的工艺条件。(9)坯料的送进和成形件的取出装置应安全、方便，利于覆盖件的自动化、流水线生产。(10)覆盖件坯料和半成品件的定位装置要简便易行。,2）工艺参数的确定：（1）拉深方向：汽车覆盖件的成形一般以拉深和胀形的组合，多数情况下拉深成形为主要的变形方式。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；拉深方向选择的好坏，直接影响到成形件的质量和模具的结构复杂性，这是工艺设计中一项重要工作。合理的拉深方向应符合下述几项原则：保证凸模能够进入凹模：,（a）为凸模不能进入凹模,凹模旋转一个角度，使压边面呈倾斜状、凸模能进入凹模。,保证成形时凸模与坯料接触状态良好：,(a)说明了凸模两侧倾角的影响：能使由两侧流入凹模内的变形材料保持均匀。(b)表明凸模与坯料在拉深升始时的接触点多面分散，保持零件有较好的成形质量。(c)为当凸模与坯料为点接触时，应适当增大它们的相互接触面积。(d)凸模在开始拉深成形零件时，与坯料的接触位置应靠近凸模中心线，以使变形材料被均匀地拉人凹模腔内。,尽量减小拉深深度，井使成形深度尽可能均匀：,拉深凹模内的鼓包必须低于坯料的压边面,（2）工艺补充面:为弥补覆盖件在冲压成形过程中的工艺缺陷，在覆盖件本体部分以外另行增添必要的材料。目的是：改善覆盖件成形时的工艺条件，促使材料各处的变形均匀、一致，方便覆盖件成形中的定位及后续的修边、翻边等工序。覆盖件成形后将被修掉。因此,在保证覆盖件能顺利、合格地得以成形的前提下，应尽量减小工艺补充部分,鼓包,返2,工艺补充面的作用不同可分三种类型：为折边、翻边和凸缘展开后的过渡而增加的工艺补充面；为改善覆盖件的拉深变形条件而增加的工艺补充面；为增强覆盖件刚度而增加的工艺补充面。,图中修边线以外为工艺补充部分。,压边面是凹模园角半径rd以外的那一部分,返2,（3）压边面:,压边面是汽车覆盖件工艺补充而的一个组成部分，即位于凹模园角半径以外的那一部分坯料。压边面与成形零件的关系存在两种情况：压边面就是覆盖件本身的凸缘面，这种压边面的形状是确定的，为便于成形过程的进行，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。压边面是由工艺补充面所组成，在主成形工序后压边面将被切除。,确定压边面的形状时，应着重考虑以下几点：(1)压边面应为平面、圆柱面、圆锥面或曲率很小的双曲面等可展开面见下图:,返2,(2)压边面与拉深凸模的几何形状间应满足如下关系:,凸模面,压边面,凸模展开长度L压边面展开长度L1,凸模仰角压边面仰角,（4）拉深筋和拉深埂:,1)拉深筋或拉深埂设置目的：增大材料流动阻力，促使坯料承受足够的拉胀成形，提高刚度；调节坯料上各处材料流动状况，使其变形均匀一致防皱，阻裂；降低对坯料与压边面接触状态的要求，增加成形稳定性。,2)拉深筋与拉深埂的结构形状:,拉深筋,拉深埂,返2,3)拉深筋和拉深埂的选用原则:,拉深筋剖面呈半圆弧状，一般制做在压边圈上，镶嵌于凹模上开出的相应槽中。,拉深埂剖面形状呈梯形，类似于门槛形状，一般安置在凹模的洞口部位。拉深埂对材料变形时的塑性流动阻力比拉深筋的大，主要用于深度浅、外形平坦的覆盖件成形中，以增大材料承受的拉胀变形作用，提高成形后覆盖件的刚度。设置拉探埂的覆盖件成形时，其成形坯料尺寸及压边圈下的凸缘材料宽度都可以取的小一些。拉深埂的设置原则可参考设置拉深筋的情况，有时为了减少所设拉深筋的数目，可改为设置拉深埂。,返回,（5）工艺切口:工艺切口是汽车覆盖件成形中经常采用的增大坯料局部变形程度的工艺措施。例如，当需要在覆盖件的局部压制深度较大的凸起或鼓包时，此处材料由于难以得到其它部位材料的补充而容易破裂。解决这一向题的有效办法就是在坯料的适当部位冲切工艺切口或工艺孔,使易于破裂的区域能够从相邻的其它部位得到材料补充。预冲工艺孔是冲制工艺切口的特例。对于局部成形深度较浅的零件，工艺切口可在落料时冲出。对于局部成形深度较大的零件，工艺切口通常在坯料成形过程中切出，这样能够充分发挥材料的变形潜力。在坯料成形过程中切制工艺切口时，不应将切割的材料与零件完全分离，否则切口废料的消除比较困难消除不净的废料还会划伤零件表面。,返2,3.覆盖件成形模具的设计与调试:(一)覆盖件拉深模具:1)拉深模具的结构特点：覆盖件拉深模具分为单动压力机拉深模和双动压力机拉深模。,凹模1固定在压力机的滑块上，压边圈2由气顶柱4和调整垫3所支承，凸模6与下模座为一体固定在工作台上。压力机滑块向下冲程时，凹模将拉深毛坯压紧在压边圈2上.从开始拉深直到下止点，将拉深毛坯拉深成凸模6的形状。,压边圈1与双动压力机外滑块相连接。凸模3固定在与内滑块相连接的固定座4上，凹模2与工作台相连接。,返回,返回p28,通口式凹模,单动拉深模:主要拉深形状简单、深度较浅的拉深件。双动拉深模:拉深形状复杂、深度较大的覆盖件。,采用双动压力机的优点：(1)单动压力机的压紧力不够，一般有气垫的单动压力机，其压紧力等于压力机压力的20一25，而双动压力机的外滑块压紧力为内滑块压力的65一70。(2)单动压力机的压紧力只能整个调节而双动压力机的外滑块压力可用调节螺母调节外滑块四角的高低使外滑块成倾斜状，调节拉深模压料面上各部位的压料力，以控制压料面上材料的流动。(3)单动压力机的拉深深度比双动压力机的拉深深度浅。(4)单动拉深模的卸料板不是刚性的，如果压斜面是立体曲面形状，在开始拉深预弯成压料面形状时，由于压料面形状的不对称，可造成卸料板偏斜，严重时失掉压料作用。,向下,下图为微型载重汽车后围板双动拉深模。它是按(D4-600-400)闭式四点双动压力机设计的。,返P28,闭式凹模,拉深模的凸模、凹模、压料圈一般都采用铸件(采用聚苯乙烯泡沫塑料作模型的消模铸造)要求既要尽量减轻重量，又要有足够的强度，因此铸件上非重要部位应挖空，影响到强度的部位应加添立筋。铸件材料常用镍铬铸铁、铬钼钒铸铁、铜钼钒铸铁和钼钒铸铁四种其中镍铬铸铁应用最多。,2)覆盖件拉深模工作部分尺寸的结构设计:(1)凸模设计：对于覆盖件来说，凸模是拉深模的主要成形零件。除工艺上的特殊要求外(如翻边的展开或工艺补充)，其轮廓尺寸和深度即为产品图尺寸。工作部分肋的厚度应为70-90mm，为了减少加工余量，保证凸模轮廓尺寸，缩短整修工时，在凸模上沿压料面有一段40-80mm的直壁必须加工，直壁向上用450斜面过渡，缩小距离b为15-40mm是不加工面，材料一般为HT250.,(2)凹模设计：凹模的作用是形成凹模压料面和凹模拉深圆角。拉深毛坯是通过凹模圆角逐步进入凹模内腔，直至拉深成凸模的形状。由于拉深件上有装饰棱线，装饰肋条，装配用凸包、凹坑等，若要一次成形，凹模结构除压料面和拉深圆角外，在凹模里装成形用的凸模或凹模，也属于凹模结构的一部分。凹模的结构根据其底部是封闭结构还是通口式模座结构分为闭式凹模和通口式凹模。微型载重汽车后围板双动拉深模图为闭式结构，在拉深模中，绝大多效都采用这种结构。通口式凹模，用于形状比较复杂，坑包较多、接线清晰的拉深模。该结构可将型腔内孔加工转换为镶件的外表面加工。,(3)凸、凹模圆角半径的确定:凸、凹模圆角半径的大小对于能否获得理想的拉伸件起着很大的作用。覆盖件拉伸常见的缺陷是拉裂和起皱，当凸模圆角半径过小时，拉伸毛坯的直壁部分与底部的过渡区的弯曲变形加大，使危险断面的强度受到削弱，而当凹模圆角半径较小时，毛坯侧壁传力区的拉应力相应增大，这两种情况都会使拉伸系数增大，板料的变形阻力增加，从而引起总的拉伸力的增加和模具寿命的降低。若凸模和凹模的圆角半径过大，板料的变形阻力小，金属的流动性好，但也会减小压边的有效面积，使制件容易起皱。因此确定凸、凹模半径时必须与工件的变形特点、拉延筋及凸、凹模具圆角半径的大小等因素综合考虑。,(二)覆盖件的修边模：覆盖件修边模是将经过拉深、成形、弯曲之后工件的边缘及中部实现分离所用的冲裁模。修边模与平面制件的落料、冲孔模的主要区别是；经过加工变形后的冲压件形状复杂；分离刃口所在的位置可能是任意的空间曲面；冲压件通常存在不同程度的弹性变形；分离过程通常存在较大的侧向力等。修边工序在覆盖件的冲压工序安排中多数情况是必须有的。在修边模具的设计中，对制件在模具中的摆放，即冲压方向的确定，制件定位，模具导正凸、凹模刀口的设计，侧向力的平衡以及废料的处理，模具的使用、维修和制造方便，安全性及经济性等，均应全面地加以考虑。,根据修边模刃口模块的形式可分为如下几类：(1)垂直修边模:修边方向与压力机上滑块运动方向一致修边模。它是覆盖件修边模的最常用形式，也是在修边工序中尽量采用的。(2)带斜楔机构的修边模:修边方向与压力机上滑块运动方向成一定夹角(直角或锐角)的修边模。它要求模具应有一套将压力机垂直方向运动，转变成刀口镶块沿修边方向运动的斜楔机构。(3)组合修边模:在同一模具上需要垂直修边和斜楔修边的修边模。,（三）覆盖件拉伸模的调试：汽车覆盖件拉伸模的模具调试对零件的质量也起着至关重要的作用，由于拉裂和起皱是拉伸模的最主要缺陷，因此试模的关键就是要控制拉伸过程中材料的流动问题。因为材料流动过易容易则引起起皱，而材料流动困难则会造成制件拉裂，因此必须在二者之间找到一个平衡点。模具间隙的大小、压边力的大小、拉延筋的数量和位置等因素也都制约着拉裂和起皱的产生。（）凸、凹模间隙的调整：在拉伸模的调试过程中，应保证模具凸凹模周边间隙均匀。（）压边力的调整：压边力的调节主要是指应用双动压力机进行拉伸的情况，较大的压边力可以防止起皱，提高拉伸件的刚性，而压边力较小则会使工件起皱。（）压料面间隙的调整：在调模具压料面间隙时应采用里松外紧的方法，消除材料厚度增加对材料变形的不利影响。（）拉伸坯料的剪切：在模具调试过程中，对于一些结构不对称的覆盖件，由于其拉伸时各处的变形不均匀，因而工件在凹模周围各处进料阻力不同，除采用拉延筋进行控制，还须根据各处变形的特点，在拉伸前对板料进行适当的剪切或落料。,返回,成虹主编p217电子科技大学出版社,自动消除各种孔,返回,用等效拉延筋代替实际的拉延筋,返回,利用冲压分析软件:在成形极限图上动态显示各单元的成形情况，如起皱，拉裂等,返回,压窝和凸模圆角处的拉胀成形破裂。,返回,FASTAMP是由华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室自行设计开发，是专门的板料冲压成形分析软件（最新版本V3.0企业版）。可应用于连续模（级进模）、翻边成形、三维翻边成形、修边线、拉延成形、冲压工艺优化。,四大模具厂（一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、天津汽车模具有限公司、四川成飞集成科技股份有限公司)除此4家外，近年新涌现年产模具1亿元的企业。例如。此外具有年产5000万元左右福臻实业公司、普什模具有限公司、北京比亚迪模具有限公司、哈尔滨哈飞汽车模具制造有限公司，跃进汽车集团南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司、河北兴林车身制造集团有限公司和潍坊模具厂等汽车覆盖件模具能力的企业全国还约有10多家。作为汽车大型覆盖件模具开发中的核心技术CAE技术，现在的CAE软件已在传统的只作成形分析上实现了升级，能参与冲压工艺的全过程，这对产品设计与工艺分析、提高模具特别是拉延模的成功率、缩短模具制造周期、提高模具质量都有显着作用。,FASTAMP软件:是冲压工艺设计人员的有力辅助工具，通过对产品零件的整体或局部的成形性分析，工艺设计人员可以全面地评估零件成形过程中的潜在问题，并且有目的地进行工艺补充设计和工序安排，最大程度地辅助冲压工艺设计。1)精确的毛坯展开与结构件成形2)产品材料选择3)翻边成形分析与工艺流程4)三维翻边成形与修边线5)汽车覆盖件成形性分析与工艺优化6)激光拼焊板成形7)板料成形过程模拟,返回