汽车车身制造工艺学课件：车身冲压

汽车车身制造工艺学车身冲压压力机的种类繁多,按照不同的方式,分为不同的类别。例如,按驱动滑块的方式可分为机械、液压、气动等;按滑块的个数分为单动、双动、三动等;按驱动滑块机构的种类又分为曲柄式、肘杆式、摩擦式;按机身结构形式亦可分为开式、闭式等。1.1常用压力机的分类和代号另外还有一些分类方法,但一般按驱动滑块力的种类而把压力机分为机械压力机、液压压力机两大类,其代号分别为J和Y。此外,还有剪切机、弯曲校正机、其他压力机等类别。1.2曲柄压力机1.工作原理及结构曲柄压力机是把传动系统的旋转运动通过曲柄连杆使滑块产生往复运动而进行工作的一种冲压设备。图4-1为曲柄压力机的一种结构简图。曲柄压力机一般由以下几部分组成:

(1)能源系统:包括电动机、飞轮等。

(2)传动机构:带轮、齿轮、传动轴。

(3)操纵机构:包括离合器、制动器、脚踏板、按钮开关等。

(4)工作机构:一般包括曲柄滑块机构,由曲轴、连杆、滑块等零部件组成。(5)支撑部件如机身。2.曲柄压力机的分类及型号曲柄压力机由于机身结构不同,分为单柱开式压力机、双柱开式压力机和双柱闭式压力机等。闭式压力机又分为整体式和组合式两种。开式压力机机身为C字形,操作空间三面敞开,因而操作比较方便,小型压力机多采用这种形式。闭式压力机机身为框架式,操作时只能从前后方向接近,但机身刚性好,大、中型压力机多采用这种形式。根据曲柄压力机曲柄数目的不同,分为单曲柄、双曲柄和四曲柄压力机,分别简称为单点、双点和四点压力机。双点和四点压力机都属于宽台面的压力机。

根据曲柄压力机工作机构的不同,分为曲轴式、曲拐式、偏心轴式、齿轮偏心式、肘杆式和凸轮式压力机等。曲柄压力机的型号用汉语拼音字母和数字表示。例如JA31-1600A型曲柄压力机,其型号的意义由左到右分别为:J——机械压力机。

A——次要参数与基本型号不同的第一种变型。

3——第三列(闭式)。

1———第一组(单点)。

1600——公称压力(单位为kN)。

A——结构和性能比原型作了第一次改进。3.曲柄压力机的基本技术参数曲柄压力机的基本技术参数表示压力机的工艺性能和应用范围,是选用压力机和设计模具的主要依据。曲柄压力机的基本技术参数如下:1)公称压力(单位为N)

2)滑块行程

3)滑块每分钟行程次数

4)封闭高度

5)封闭高度调节量

6)工作台尺寸和滑块底面尺寸1.3拉伸压力机1.拉伸压力机的特点和分类在拉伸过程中,工件的周边部分容易形成皱褶,为了防止拉伸工件起皱,拉伸压力机应有压边装置;其拉伸工艺行程较大,因此要求拉伸压力机的行程也较大,相应的拉伸压力机的飞轮尺寸和电动机容量都比较大;拉伸板材的极限拉伸速度有一定限制,因此要求拉伸压力机有合适而且比较均匀的滑块速度。以上三点是拉伸工艺对拉伸压力机的要求,也就是拉伸压力机的特点。目前用于拉伸的压力机有机械式和液压式两大类,机械式拉伸压力机又分为单动拉伸压力机、双动拉伸压力机和三动拉伸压力机。2.单动拉伸压力机单动拉伸压力机包括通用的曲柄压力机和变速的专用压力机。

通用曲柄压力机由于其行程较短,速度较高,一般只宜作浅拉伸用。通用曲柄压力机用于拉伸工艺必须带有压边装置。在小型压力机上常带有橡胶或弹簧的压边装置,但是这种装置压紧力小,而且存在压紧力随行程变化的缺点,因此,在大件或深拉伸工艺中,常采用一些拉伸装置。变速的专用拉伸压力机是一种具有特殊曲柄连杆机构的压力机,用于深拉伸工序,这种机构由双曲柄机构与曲柄连杆机构串接而成。如图4-2所示,前者的从动杆即为后者的主动杆,经过机构参数的合理综合,能使滑块在向下行程时基本保持较低而均匀的速度,而回程速度却较大,如图4-3所示。3.双动拉伸压力机双动拉伸压力机是供拉伸复杂形状零件用的,这种压力机在结构上的主要特点是具有两个滑块,即内滑块和外滑块。外滑块用于压边,故又称压边滑块;内滑块用于拉伸毛坯,如图4-4所示。外滑块在机身导轨内作往复运动,内滑块在外滑块的导轨内作往复运动,两者之间的运动有一定的关系,其工作循环如图4-5所示。1)滑块工作循环图外滑块提前(10°~15°)压住拉伸毛坯,内滑块大约在α=80°时开始拉伸,到α=0°时拉伸结束,开始回程。外滑块要滞后(10°~15°)回程,其目的是使拉伸件不致卡在模具上。因此,在工作行程内,外滑块的总压紧角为100°~110°。当内滑块回到上止点时,外滑块已经过了自己的上止点而向下走了一段距离(或转过一定角度),这个距离称为导前行程。2)基本技术参数之间的关系(1)最大拉伸件的高度约等于0.47s,s为内滑块行程。

(2)外滑块与内滑块公称压力之比为0.55~1.0;小值适用于单点双动拉伸压力机,大值适用于双点或四点双动拉伸压力机。

(3)外滑块与内滑块行程之比一般为0.6~0.7。3)外滑块的传动机构外滑块的传动机构要使外滑块的运动具有压紧阶段和导前角。传动机构的种类较多,右凸轮式、肘杆式和多连杆式等。目前一般都用多连杆机构驱动。图4-6a)所示为J46-315型闭式单点双动压力机的外滑块传动机构。4)内滑块的传动机构双动拉伸压力机的内滑块若用一般曲柄连杆驱动,则拉伸速度大且不均匀,不符合拉伸工艺的要求,而且冲击振动大,影响模具寿命,恶化了工作条件,所以现代双动拉伸压力机的内滑块基本都采用多连杆机构驱动,以达到均匀或基本匀速拉伸和快速回程的目的。双动拉伸压力的内滑块传动机构有曲柄作变速运动的曲柄连杆机构,如图4-2所示,连杆曲线型六连杆机构,如图4-7所示,它结构简单,运动特性和受载特性好,通用性高,因此是匀速位移连杆中用得较多的一种多连杆机构。

三动拉伸压力机三动拉伸压力机的特点是具有三个滑块:一个用于上拉伸,一个用于压边,一个用于下拉伸,如图4-8所示。三动拉伸压力机主要用于大型工件的拉伸,如汽车车身覆盖件等。其工作循环图如图4-9所示。1.4压力机的选用原则选用压力机,首先应根据所要完成的工艺性质、批量大小、工件的几何尺寸和精度等级等选定其类型。

对于中、小型冲裁件、弯曲件或浅拉伸件多用具有C形床身的开式曲柄压力机。在大、中型和精度要求较高的冲压件生产中,多采用闭式机身的曲柄压力机。对于形状复杂零件的大量生产,应优先考虑选用多工位自动压力机。在小批生产中,尤其是大型厚板冲压件的生产,多采用液压机。2.1车身冲压生产线车身冲压大多数是在多台压力机上经过多道冲压工序制成的,一般都是将压力机排列成流水生产线,简称为冲压生产线。冲压生产线的优点是:

(1)可省去存放工序间半成品所需的大量生产面积。

(2)可以及时发现工件的缺陷,便于停线及时消除,易防止大量废品的产生。

(3)易于使繁重的手工操作实现机械化和自动化,提高冲压生产效率。冲压生产线上的压力机,大都采用贯通式排列,如图4-10所示。当毛坯从压力机正面进入时,其排列如图4-10a)所示,而当毛坯从压力机侧面进入时,则其排列如图4-10c)所示,压力机中心线之间的距离需合理选择,使其为毛坯自动进料步距的倍数,如图4-10b)所示。因冲压工艺要求而设立的超长冲压线,由于管理监护不便,停线机会太多,需要将一条冲压生产线断开成数条冲压生产线,在断开处设备间的距离应能允许中间贮存系统工作方便,如图4-10d)所示。1.板材下料生产线车身冲压件广泛使用卷料,使用卷料的优点是:

(1)便于运输、存放和保管。

(2)可减少钢板在生产过程中的碰伤和划痕,保持材料表面光洁,便于涂装和提高冲压表面质量。

(3)便于合理排样,减少余料和废料,降低材料消耗。

(4)易于实现冲压自动化。图4-11为一条卷料开卷落料自动线实例。这种生产车身覆盖件毛坯的自动线,一般由卷料开卷机、多辊校平机、送料机、落料压力机、堆垛机等机组组成。2.车身覆盖件冲压生产线车身覆盖件冲压生产线,根据其生产方式的特点可分为:通用多机半自动冲压线,通用多机全自动冲压生产线,专用多机全自动冲压线等类型。通用多机半自动冲压线按其通用性还有两种情况:

(1)生产多种车型的同一种冲压件的生产线,例如生产多种车型车身顶盖的冲压线。

(2)用于数种冲压件生产的冲压线,例如生产顶盖和发动机罩等的冲压线。图4-12所示为汽车覆盖半自动冲压生产线的平面布置图。它由1台双动压力机和3台单动力机组成,其工艺顺序是:拉伸→修边→翻边→冲孔。2.2生产线上的输送装置1.毛坯拆垛进料装置这种装置使一垛展开毛坯拆垛、分片、涂油、送入压力机模具等项操作实现机械化。这套装置通常都是装设在冲压生产线第一台双动压力机的送料入口处。它的种类繁多,图4-13所示为某全自动冲压线上的毛坯拆垛和进料装置。2.组合式工序间冲压件传送装置图4-14所示为冲压生产线上用以将覆盖件从压力机模具取出并递交给传送装置的悬挂摇臂式取件机械手。这类机械手有的固装于压力机的上横梁上,也有的固装于压力机的两立柱上,即立柱外侧的补增横柱上。图4-15为一种可翻转的传送装置,工件1由前一台压力机2冲压后,由机械手夹钳3取出,落入翻转机构4,它将工件翻转到传送机构5上,并被送入下一台单动压力机7,驱动是由装在翻转和传送机构上的气缸来实现的,气缸由终点行程开关6来控制。3.工序间的翻转装置翻转装置的种类很多,有气动框架杠杆式、滑道气顶式、吸盘式、夹板式等结构形式。

图4-16所示为吸盘式翻身架。车身覆盖件由取件装置取出并传递给翻身架,由真空吸盘1吸住覆盖件反面,真空吸盘安装在翻转板2上,利用气缸3动作,通过齿轮4使翻转板翻转,将覆盖件投放在输送带5上。图4-17所示为夹板式翻身架,翻转板A和B分别为两个齿轮固定,工件滑落到翻转板A上面后,气缸即动作,使两块翻转板同时进行相反方向的转动并合拢,使工件平稳地落到翻转板B上,气缸回位时,两块翻转板又分开,工件从翻转板B的表面滑到输送带上。

组合式上料和卸件器组合式上料和卸件器由卸件器、工件托座和上料器组成,其结构如图4-18所示。这种装置的工作过程如下:

(1)来自压力机动力输出轴的回转运动,由凸轮传动机构转变成上料器和卸件器的从上升到平移再到下降后返回平移的矩形轨迹的循环往复运动。

(2)装置和压力机之间是机械连接的,因而能与压力机滑块的运动协调同步,并且可以充分地利用模具的开启时间,顺利地进行上料和卸件,而且动作自如。(3)为了使冲压件的提升和传递动作准确,并使上料和卸件运动在加速和减速运动范围内保持平稳,凸轮驱动装置是用电子计算机控制的。

(4)按步进间距固装于传送机构上的上料器和卸件器受其传动,由卸件器将前台压力机模具内的冲压件取出并放置在工件托座上,同时由上料器将工件托座上的冲压件取走并送入下一台压力机的模