冲压工艺课件

沖壓工藝

第一節汽車衝壓工藝的特點與地位一、衝壓技術在汽車製造業中的地位

衝壓是利用沖模使板料產生分離或變形的加工方法，這種加工方法通常是在冷態下進行的，所以又稱冷衝壓，只有當板料超過一定厚度或者為超強鋼板時，才有可能採用熱衝壓。

衝壓工藝的主要優點：1、在模具的作用下，可以批量獲得精度高度一致的產品，提高零件製造的互換性，易於組織後續製造工藝；2、材料利用率高，可衝壓形狀複雜的零件；3、衝壓產品具有足夠高的精度和粗糙度；4、能夠在結構和工藝條件允許情況下，獲得較高強度和剛度的零件；5、衝壓操作簡單，工藝過程便於機械化和自動化，生產率很高，故零件成本低。一、衝壓技術在汽車製造業中的地位

以數量計，汽車上有60-70%的零件是用衝壓工藝生產的，其中典型的衝壓件有：1、車身的內、外覆蓋件和骨架件；2、車架的縱梁、橫樑和保險杠等；3、車輪的輪輻、輪輞和擋圈等；4、散熱器的散熱片、冷卻水管和儲水室等；5、發動機的氣缸墊、油底殼和濾清器等；6、底盤上的制動器零件、減震器零件等；7、座椅的骨架、滑軌和調角器等；8、車箱的側板和底板等；9、車鎖及其他附件上的零件等。二、汽車製造業衝壓生產的特點

（一）產品(衝壓件)方面1、汽車衝壓件尺寸大、形狀複雜。2、汽車衝壓件配合精度、外觀品質以及互換性要求高。3、對於不同的零件具有不同的工藝特點，所用的設備、模具、材料都不同。（二）衝壓設備方面汽車工業用的衝壓設備噸位大、臺面尺寸大、性能要求高、生產效率高等特點。（三）衝壓材料方面

1、衝壓材料的品種和規格很多。

2、鋼板(帶)的強度高、工藝性能好。

3、隨著汽車技術的發展，新型衝壓材料快速出現。（四）模具方面汽車衝壓模具尺寸大、形狀和結構複雜等特點。（五）生產和管理方面汽車生產的規模，多數是大批量生產，尤其是轎車生產。三、汽車工業是推動衝壓技術發展的強大動力

1、加快了衝壓用鋼（材料）的快速發展；

2、促進了衝壓設備發展；

3、促進了衝壓工藝的發展和進步；

4、加快衝壓模具製造技術的發展和進步。第二節衝壓材料一、汽車衝壓用鋼的性能要求1、較高的強度、剛度指標。2、嚴格的幾何尺寸精度。3、優良的工藝性能。4、良好的表面外觀品質。5、具有好的焊接性能、良好的塗漆性能。二、汽車衝壓用鋼板系列三、衝壓材料的成形性能1、深拉延成形2、脹形—深拉成形3、淺拉延成形4、彎曲成形5、翻邊成形

衝壓成形類別與性能指標的關係第三節汽車衝壓工藝設計一、衝壓工藝設計的基本內容與要求1、衝壓工藝方案設計衝壓工藝方案設計是針對給定的產品圖紙根據其生產批量的大小、衝壓設備的類型、規格、模具製造能力以及工人技術水準等具體生產要素，從對產品圖的衝壓工藝性分析入手，經過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最後編寫出衝壓工藝卡的全過程。2、衝壓模具設計衝壓模具設計則是依據所制定的衝壓工藝規程，仔細考慮毛坯的定位、出件和廢料排除等問題以及模具的製造維修方便性、操作安全可靠性等因素後設計構思出與衝壓設備相適應的模具總體結構。然後，繪製出模具總裝圖和所有非標準零件圖的整個設計繪圖過程。3、衝壓工藝設計的基本要求（1）材料利用率要高；（2）考慮工廠的具體生產條件，制定的工藝方案要技術上先進可行，經濟上合理；（3）工序組合方式和工序編排順序要符合衝壓變形規律，能保證沖制出合格的工件；（4）工序數量盡可能少，生產效率高；（5）制定的工藝規程要便於生產的組織與管理。4、衝壓模具設計的基本要求（1）模具應保證沖制出的零件符合圖紙的形狀、尺寸及精度要求；（2）模具結構選擇時注意工序的先後順序；（3）確定方案和結構應盡可能簡單，製造維修方便、成本低；（4）模具使用壽命長，能滿足衝壓工藝規程規定生產批量的要求；（5）模具操作方便、安全可靠、工人勞動強度低、與工人技術水準相適應。5、衝壓工藝設計的一般程式（1）分析衝壓件的技術要求，查閱衝壓工藝設計必需的原始資料；（2）分析零件的衝壓工藝與相關零件的裝配關係與裝配要求；（3）進行必要的工藝分析和計算，選擇一個較為合理的工藝方案；（4）確定模具結構形式；（5）選擇衝壓設備；（6）編寫衝壓工藝過程卡片；（7）繪製模具裝配圖和零件圖，並完成必要的校核和審批程式；（8）編制沖模關鍵零件的加工工藝及相關說明；（9）編制沖模驗收標準和使用管理規定。6、衝壓工藝設計中應重點注意的問題（1）產品零件的品質和尺寸精度要求；（2）產品零件設計的結構、形狀等對衝壓工藝的適應性；（3）企業的衝壓生產設備以及模具加工能力；（4）生產成本和工藝成本；（5）生產綱領；（6）零件所需原材料性能、規格及當前市場供應狀況；（7）企業管理水準。二、衝壓工藝方法1、開卷與校平

開卷和校平屬於汽車衝壓工藝前板料預處理工藝，通常與剪切和下料工序一道在生產線上完成。其工藝內容是將鋼廠供應的捲筒板料進行開卷、整平後按照衝壓工藝要求剪斷成一定尺寸規格的料坯。

常見板料開卷和下料參數2、沖裁沖裁是利用沖裁模使板料產生分離的一種衝壓工藝，主要包括落料、沖孔、切口、修邊、剖切、切斷等多種具體工序內容。（1）影響沖裁件尺寸精度的主要因素

1）沖裁模的製造精度；

2）工件材料的力學性能；

3）工件的相對厚度；

4）沖裁模間隙；

5）沖裁件的尺寸與形狀。表2-6沖裁模製造精度與沖裁件尺寸精度之間的關係（2）影響沖裁件斷面品質的主要因素如果沖模間隙選取合理，沖裁時板料在上、下刃口處所產生的裂紋就能重合，沖下的工件雖有一定錐度但比較光滑。沖模間隙過大或者過小均會對沖裁件斷面品質產生影響。圖2-3間隙對沖裁斷面的影響（3）影響沖裁件毛刺的主要因素凸模或凹模磨損後變鈍，其刃口處形成圓角，沖裁時工件的邊緣就會出現毛刺。（4）沖裁模間隙的確定

1）計算法表2-6h0/t與β的近似值2）經驗法（5）沖裁力的計算其中，P為沖裁力；k—係數，一般取1.3；L—沖裁件的沖裁周邊長度；t—板料厚度；

—沖裁件的材料的抗剪強度。3、彎曲彎曲是利用設備或專用工具使金屬板料、管料、棒料或型材在模具中彎成一定曲率、一定角度和形狀的變形工藝，如圖2-4所示。圖2-4彎曲變形工藝過程（1）彎曲工藝的常見品質問題

1）彎曲回彈

2）彎曲裂紋

3）彎曲偏移圖2-5彎曲偏移（2）最小彎曲半徑的計算

1）影響最小彎曲半徑的因素①彎曲件材料的力學性能。②彎曲線的方向。③板材的表面品質和側面品質。④彎曲中心角的大小。

2）最小彎曲半徑的確定表2-7不同材料及狀況下的最小彎曲半徑值

（3）彎曲件的結構工藝性

1）彎曲件的形狀應對稱。如圖2-6(a)(b)(c)。

2）彎曲件的圓角半徑應大於板料許可的最小彎曲半徑。

3）彎曲件的直邊高度不宜過小。其值應為(圖2-7)。

4）在彎曲帶孔工件時，如果孔的位置處於彎曲變形區，則孔要發生變形。

5）在局部彎曲某一段邊緣時，為避免角部形成裂紋，可預先切出工藝槽，見圖2-8或如圖2-9(a)。

6）邊緣部分有缺口的彎曲件。圖2-9（b）。圖2-6彎曲件形狀及其偏移現象圖2-7彎曲件直邊高度圖2-8增加工藝槽及轉移彎曲線圖2-9沖工藝孔和切除連接帶表2-8金屬彎曲件的尺寸精度表2-9金屬彎曲件的角度公差4、拉深工藝（1）拉深工藝的基本原理

拉深（又稱拉延）是利用拉深模將沖裁或剪裁後所得到的平板坯料製成開口空心件的一種衝壓方法。圖2-9拉深工作示意圖1—凸模2—壓邊圈3—凹模4—平板坯料5—拉深件（2）拉深過程中的起皺、厚度變化和硬化

1）起皺。拉深時凸緣部分受切向壓應力的作用，如果材料較薄，凸緣部分剛度不夠，當切向壓應力足夠大時，凸緣部分材料便會產生受壓失穩，在凸緣的整個周圍產生波浪形的連續彎曲，這就稱為起皺，如圖2-10所示。圖2-10拉深件的起皺防止起皺的主要措施如下：1）採用壓邊圈。2）選擇合適的變形程度。3）採用拉深筋。4）採用反拉深。圖2-11拉深模上拉深筋的結構示意圖1—壓邊圈2—凹模3—凸模4—拉深筋圖2-12反拉深模具結構圖

2）板料厚度的變化。在拉深過程中，拉深件壁厚會隨著拉深過程發生變化。筒形件拉深過程中壁厚沿高度方向的變化情況如圖2-13所示。圖2-13常溫下拉深過程中沿高度方向厚度和硬度的變化

3）拉深時的硬化現象。由於拉深時將產生很大程度的塑性變形，常溫下毛坯經過拉深過程中將引起加工硬化，強度和硬度顯著提高、塑性降低。如圖2-13所示。（3）拉深件的結構工藝性。

1）拉深件的形狀應儘量簡單對稱。

2）拉深件凸緣的外輪廓最好與拉深部分的輪廓形狀相似。如圖2-14（a）拉深比較困難。

3）拉深件的圓角半徑要合適。如圖2-14（b）所示。

4）拉深件底部孔的大小要合適。如圖2-14（b）所示，。

5）拉深件的精度要求不宜過高。

6）拉深件的尺寸標注應符合工藝要求。圖2-14拉深件的結構工藝性4、其他衝壓工藝（1）脹形工藝圖2-15固體凸模脹形1—上凹模2—分塊凹模3—下凹模4—錐形塊5—坯料

圖2-16軟模脹形1—凸模2—凹模3—製件4—聚氨酯橡膠5—外套圖2-17液壓脹形圖2-18縮口成形工藝1—推杆2—凹模3—凹模固定板4—緊固套5—彈性夾套6—支座

（2）縮口工藝（3）翻邊工藝圖2-19圓孔的翻邊工藝第四節汽車典型零件的衝壓工藝一、汽車覆蓋件衝壓工藝覆蓋件的成形一般由落料（或剪切）、拉深、修邊、翻邊、整形、沖孔、彎曲、脹形、切口等基本工序按需要排列組合而成，典型結構的覆蓋件一般需要4-6道工序。如某車型的前排前地板，它由4道衝壓成形工序完成：第一道為拉深工序；第二道為切邊、沖孔工序；第三道為沖孔、翻邊工序；第四道為沖孔工序。二、汽車車架衝壓工藝

1、車架縱梁衝壓工藝

（1）沖裁落料

（2）成形

（3）縱梁衝壓工藝品質控制2、車架橫樑衝壓工藝圖2-22某型號車架縱梁的展開尺寸示意圖圖2-22某車型縱梁的波紋區圖2-23氣墊压力小而造成断面负回弹圖2-24凸模地面形狀三、精密冲裁技术在汽车零件生产上的应用

圖2-25精沖時的作用力圖2-