模具技术概论课题6课件

课题6

覆盖件成形工艺与模具覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室和车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行李箱盖等。特点：材料薄、形状多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、结构尺寸较大、表面质量要求高、刚性好等。课题6覆盖件成形工艺与模具覆盖件主要指覆盖汽车发动机和覆盖件成形工艺覆盖件的特点成形特点一次复合成形

不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的复合成形；变形路径是变化的

毛坯不是整体同时贴模，而是随着冲压过程的进行而逐步贴模；斜壁上的内皱是成形的主要障碍

该区域由于处于悬空状态，无法通过施加压边力的方法去克服。覆盖件成形工艺覆盖件的特点覆盖件的工艺特点冲压工序多

覆盖件的冲压工序一般要4～6道工序甚至更多，通常要经过下料、拉深、修边（或有冲孔）、翻边（或有冲孔）、冲孔等工序才能完成；成形工序多是复合工序

不论形状如何复杂，其成形都是一次拉深成形；零件材料多选用诸如08Al、08ZF钢等冲压性能好、表面质量好、厚度精度高的冷轧薄钢板；广泛采用工作台面大、闭式双动或四点机械压力机。覆盖件的工艺特点冲压工序多覆盖件的冲压工序一般要4～6道覆盖件拉深工艺设计拉深工艺设计通常包括以下内容：成形工艺分析将复杂形状分割成若干部分，然后对每个部分的成形可能性进行分析，找出成形最困难的部分，进行必要的设计修改与完善。拉深件图在产品图的基础上，经过工艺补充后适合于冲压加工的工序图。覆盖件拉深工艺设计拉深工艺设计通常包括以下内容：确定冲压方向冲压方向的选择直接影响凸模顺利进入凹模、减少拉深件各部分的深度差、变形均匀、防止破裂和起皱等，成为工艺设计的首要问题。冲压方向的选择要做到：保证凸模能够进入凹模确定冲压方向冲压方向的选择直接影响凸模顺利进入凹模、减少拉深保证凸模与凹模的工作面的所有部位都能够接触有利于降低拉深件的深度

拉深深度太深，会增加拉深成形的难度；拉深深度太浅,则会使材料在成形过程中得不到较大的塑性变形，覆盖件刚度得不到加强。保证凸模与凹模的工作面的所有部位都能够接触尽量使拉深阻力均匀尽量使拉深阻力均匀保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态示意保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态拉深工艺处理工艺处理包括设计工艺补充、压料面形状、翻边的展开、冲工艺孔和工艺切口等内容，是针对拉深工艺要求对覆盖件进行的工艺处理措施。工艺补充设计为了给毛坯提供一定的拉力，或者为了防止起皱、破裂等缺陷，或者为了后续修边工序的需要等目的，在零件本体以外增设的部分材料，称工艺补充部分。工艺补充部分在拉深完成后要将其修切掉，过多的工艺补充将增加材料的消耗。拉深工艺处理工艺处理包括设计工艺补充、压料面形状、翻边的展开内部有孔零件的工艺补充对内部有孔的零件，首先要将孔洞部位进行封闭补充，使零件成为无内孔的制件。但若该部位属于内部的局部胀形变形，若其胀形变形超过材料的极限变形，需要在工艺补充部分预冲孔或切口，以减小胀形变形量。a)内孔封闭

b)内孔封闭的工艺孔

c)内孔封闭工艺切口图1-131工艺补充示意图内部有孔零件的工艺补充对内部有孔的零件，首先要将孔洞部位进行为简化拉深件结构形状的工艺补充结构形状越复杂，拉深成形过程中的材料流动和塑性变形就越难控制。所以，零件外部的工艺补充要有利于使拉深件的结构、形状简单化。a)简化轮廓形状b)增加侧壁高度c)补充简化压料面形状图1-132简化零件结构形状的工艺补充示意图有利于后续工序的工艺补充

要有利于修边、翻边等后工序中工序件的定位稳定、可靠，尽量能够进行垂直修边、垂直翻边等，以便于采用结构简单的模具。为简化拉深件结构形状的工艺补充结构形状越复杂，拉深成形过程中压边面的设计在拉深成形开始之前，压边面将要成形的覆盖件坯料压紧在凹模面上，被压住的坯料部分即为压边面。目的：对悬空部分金属变形通过调整压料面对该部分材料提供的拉力来实现有效的控制。压边面形式：一种是压料面就是覆盖件本身的一部分。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。另一种是由工艺补充部分补充而成。若压料面是由工艺补充部分补充而成，则要在拉深后切除。压边面的设计在拉深成形开始之前，压边面将要成形的覆盖件坯料压确定压料面形状压边面与拉深凸模的几何形状之间应满足的关系：压边面的展开长度A‘B’C‘D’E‘小于凸模表面的展开长度ABCDE；α＜β＜180°a)压边面的展开长度与凸模展开长度的关系b)角度与凸模角度的关系压边面与凸模的关系确定压料面形状压边面与拉深凸模的几何形状之间应满足的关系：合理选择压边面与拉延方向的相对位置压边面形状尽量简单化，最好为平面、锥面或平滑的双曲面等。在压边面压住坯料时，应以不发生皱纹或折线为原则，而且在凸模拉深行程中不致产生材料的不利流动。

a)正确

b)正确

c)不正确1—压边圈2—凹模3—凸模合理选择压边面与拉延方向的相对位置压边面形状尽量简单化，最好工艺孔和工艺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。工艺切口必须在容易破裂的区域附近设置，而这个切口又必须处在拉深件的修边线以外，以便在修边工序中切除而不影响零件形体。切口应与局部突起周缘形状相适应，以使材料合理流动：切口之间应留有足够的搭边，以使凸模张紧材料，保证成形清晰，避免波纹等缺陷，而且修切后可获得良好的窗口翻边孔缘质量。工艺孔和工艺切口在制件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有时靠拉深筋设计拉深筋的结构与尺寸拉深筋设计拉深筋的结构与尺寸拉深筋布置方法（α＝8°～12°）拉深筋布置方法（α＝8°～12°）覆盖件成形障碍及防止措施覆盖件冲压成形最关键的工序是拉深工序。其拉深工序已不是简单的拉深成形，而是拉深与胀形同时存在的复合成形。拉深过程中常出现冲压件的破裂、起皱、折叠、面畸变等质量问题。覆盖件成形时的起皱及防皱措施

覆盖件失稳起皱的表现形式有: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。覆盖件成形障碍及防止措施覆盖件冲压成形最关键的工序是拉深工序拉深条件对失稳起皱有如下影响：

拉深时，板料的曲率半径越小越容易起皱；凸模与板料的初始接触位置越靠近板料的中央部位，引起的压应力越小，产生起皱的危险性就越小；从凸模与板料开始接触到板料全面贴合凸模，贴模量越大，越容易发生起皱，且起不容易消除；拉深的深度越深，越容易起皱；对于形状比较简单、变形比较容易、零件的相对厚度较大的零件，采用平面压边装置即可防止起皱；对形状复杂、变形比较困难的零件，则要通过设置合理的工艺补充面和拉深筋等方法才能防止起皱。拉深条件对失稳起皱有如下影响：

拉深时，板料的曲率半径越小越覆盖件成形时的开裂及防裂措施覆盖件成形时的开裂是由于局部拉应力过大造成的。诸如有凸模与坯料的接触面积过小、拉深阻力过大的局部破裂；或凹模圆角过小、凸模与凹模间隙过小等原因造成的整圈破裂。开裂主要发生在圆角部位、压窝和窗框四角凸模圆角处厚度变薄较大的部位。防止覆盖件成形开裂措施：覆盖件结构；成形工艺；模具设计覆盖件成形时的开裂及防裂措施覆盖件成形时的开裂是由于局部拉应覆盖件冲压模具结构与零件覆盖件拉深模覆盖件拉深模的典型结构图1-137单动压力机上覆盖件拉深模1—凹模2—压边圈3—调整垫4—气顶杆5—导板6—凸模覆盖件冲压模具结构与零件覆盖件拉深模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，导向结构采用各种结构形式的导板或导块图1-138双动压力机上覆盖件拉深模1—压边圈2—导板3—凹模4—凸模5—固定座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拉深模主要零件凸模形状与尺寸：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。材料：钼钒合金铸铁，加工后对棱线、拉延圆角等处进行表面火焰淬火处理(硬度可达HRC50—55)。凸模铸件上非重要部分采取挖孔设计，重要部位设置加强筋。拉深模主要零件凸模凹模闭口式凹模结构采用闭口式凹模结构的微型汽车后围拉深模1、7—起重棒2—定位块3、11—通气孔4—凸模5—导板6—压边圈8—凹模9—顶件装置10—定位键12—到位标记13—耐磨板14—限位板凹模闭口式凹模结构通口式凹模结构采用通口式凹模结构的汽车门里板拉深模1、7—耐磨板2—凹模3—压边圈4—固定板5—凸模6—通气孔8—下底板9—拉深筋10—反成形凸模镶块11—反成形凹模镶块12—顶出器通口式凹模结构拉深模具的导向及元件导柱、导套导向

常用于中小型模具的导向；导板导向

结构相对简单、造价低，常安装在凸模、凹模、压边圈上，应用比较广泛。图1-141导板导向的拉深模1—上模2—卸料板3—导板4—压边圈5—下模6—底板拉深模具的导向及元件导柱、导套导向常用于中小型模具的导向导板材料：T8A或T10A，其淬火硬度为HRC52～56。常用的导向板结构尺寸：图1-142导向板结构与安装示意图1—上模2—下模3、4—储油槽5—安装螺孔导板材料：T8A或T10A，其淬火硬度为HRC52～56。导向块导向导块结构相对简单，比导板导向刚性好，可以承受一定的侧向力，适用于平面尺寸大、深度小的拉深件及中大批量生产。导向块结构图1—凹模2—卸料板3—凸模4、8—限位块5—压边圈导向块导向导块结构相对简单，比导板导向刚性好，可以承受一定的拉深模具的排气凸模和凹模都应该设置适当的排气孔。排气孔位置以不破坏拉深件表面为宜。孔径一般为10～20mm，凸模表面的必须要钻排气孔时其直径不能小于6mm，并应均匀分布。上模排气设置时要加出气管或加盖板以防止杂质落入。拉深模具的排气凸模和凹模都应该设置适当的排气孔。拉深模具的限位与起吊装置限位装置：合模限位块、存放限位块、压料圈限位螺钉。合模限位块是安装在压料圈的四个角上，试模时使压料圈周围保持均匀的合模间隙，从而保证均匀的压料力。存放限位块用于模具不工作时，为使弹性元件不失去弹力设置的零件，其厚度要保证弹簧不受压缩而处于自由状态。起吊装置：起吊装置在模具加工、组装、搬运和修模等情况下使用，是保证模具安全的重要零件。拉深模具的限位与起吊装置限位装置：合模限位块、存放限位块、压覆盖件修边模结构修边模的作用：将拉延件工艺补充部分和压料面多余材料切掉的模具。类型：垂直修边模：垂直修边模的修边方向与压力机滑块运动方向一致，其模具结构简单，是最常用的形式，修边时应尽量为垂直修边创造条件。水平修边模：倾斜修边模：水平修边模和倾斜修边模须有一套将压力机滑块运动方向转变成工作镶块沿修边方向运动的斜楔机构。覆盖件修边模结构修边模的作用：将拉延件工艺补充部分和压料面多垂直修边模垂直修边模1—下模2—凸模镶块3—上模4—凹模镶块5—卸件器垂直修边模水平、倾斜修边模1、15—弹性组件2—下模3、16—滑块4—凹模镶块5、12—斜楔6、13—凸模镶块7—上模8—卸件器9—弹簧10—螺钉11、14—防磨板17—修边凹模18—背靠块水平、倾斜修边模覆盖件翻边模翻边凸模是扩张结构：覆盖件向内翻边时，制件会包在翻边凸模上，不易取出，因此必须将翻边凸模做成活动的