汽车模具工艺案例分析

1、覆盖件冲压工艺设计一、工艺设计前的准备工作在拿到冲压件进行工艺设计前，必须查阅有关资料，以便明确产品的具体要求、现有的条件等，为设计合理而可行的冲压工艺做好必要的准备。这些资料主要有：1， 零件图或产品图，可以参考的模型。2， 冲压件的公差。3， 类似零件的成型性及作业性的有关资料、曾出现的各种质量问题及解决方法。4， 关于产品所用钢材的有关资料，如材料的各项性能参数值，表面质量等。5， 各种摸具设计的标准和模具零件的规格。6， 现有压力机的参数和附属装置、生产率等方面的资料。7， 产量和要求的时间。通过对零件图和拉深件图的研究，应该了解该零件所应具有的功能、所要求的单个零件的强度，表面质量以及相关零件之间所要求的相关精度。并明确下列事项：1， 零件轮廓、法兰、侧壁及底部是否有形状急剧变化的部分、负角的部位等，以及其他成形困难的形状。2， 该零件和有关零件的焊接面、装配面、镶嵌面有什么要求。3， 孔的精度（直径、位置） 、孔和孔的间距的要求，这些孔的位置在何处（平面部分、倾斜部分、侧壁部分） 。4， 各个凸缘精度允许达到什么程度（包括长度、凸缘面的位置、回弹） 。5， 焊接、装配的基准

2、面和孔在何处。6， 零件冲压成形需要解决的重点问题有哪些。7， 材料的利用率如何。在进行工艺设计之前，必须对冲压件进行合理全面的工艺分析。根据冲压件本身原始信息（包含产品的材质，料厚，产品形状） ，冲压件的公差和车身中装配位置，客户和本工厂的压力机参数和生产方式（自动线，手工线） ，冲压件的生产批量大小以及客户提出的模具设计的技术要求来进行冲压件的工艺分析。二、零件的工艺分析下面我们以东风项目中前碰撞梁为例零件名称：前碰撞梁材料：DC04料厚：2.0mm根据零件的数模和提供的基本信息，以及客户的技术要求我们来进行零件的前碰撞梁的工艺分析，并确定通过几道冲压工序来获得我们的零件。冲压零件不论复杂或简单我们可以概括为它都是通过两类模具来获得的：1 成形类模具（包括拉延模，成形模，整形模，翻边模，侧翻和侧整模） ，2 修边类模具（包括修边模，落料模，冲孔模，侧修和侧冲孔模具） ，成形类模具是通过不同的成形来完成我们的产品形状，修边类模具则是切除零件在成形后的废料以达到产品的尺寸精度。如上图所示，首先我们根据零件数模可以确定该零件拉深的成形难度不是太高，形状不是很复杂，产品车身状态不存在负角，

3、唯一需要考虑的或者说零件成形的唯一风险性就是产品反弹，如图示梁类件是典型易反弹的形状，所以我们在成形类模具中必须考虑产品的反弹量，零件所有形状可以通过一次拉延全部完成。如上图所示，我们可以由零件数模了解零件一共有 8 个孔位，6 个在产品平面的区域，2 个在产品侧壁区域，产品轮廓线比较规则可以在拉延的冲压方向下保证垂直修边。所以我们在了解产品的装配关系和孔的精度，公差后，我们可以把零件的全部工序确定下来。零件工序确定如下：1，拉延 2，修边+冲孔 3，冲孔+侧冲孔。三、拉延件的设计零件成形的确定就是其实确定拉延工序，是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题，使之不但能够方便于拉延，而且拉延后还要能够方便于修边，又要为翻边创造有利条件，因此，拉延件确定下来以后覆盖件冲压工艺也就基本上确定了。确定拉延工序，我们必须考虑以下几个重点：确定零件的冲压方向确定冲压方向是确定拉延件首先要遇到的问题，它不但决定能否拉延出满意的拉延件来，而且影响到工艺补充部分的多少和压料面形状。有些形状复杂的拉延件往往会由于冲压方向确定不当，而拉延不出满意的拉延件来，只好改变冲压方向，这样就需要修改拉延模，同时还必须相应

4、地修改拉延以后的冲模，回造成很大的成本损失，所以冲压方向必须慎重考虑确定之。确定冲压方向必须考虑以下几个重点：a) 保证凸模能够顺利进入凹模，尽量避免负角b) 凸模开始拉延时与拉延的毛坯的接触状态，接触面积要大，尽量靠近中间，接触地方要多，要分散c) 压料面各部分进料阻力要均匀依以上原则，上图所示零件的冲压方向我们就可以确定下来。图示 Z 轴坐标方向为该零件的冲压方向，该冲压方向与零件顶面垂直，不存在负角，凸模开始拉延时与毛坯的接触状态面积大并且都在零件的中间部分有利于拉延，同时后工序修边冲孔都可以保证垂直修边和冲孔，所以拉延和后工序修边、冲孔都可使用该冲压方向。确定零件的压料面（分模面）和分模线压料面是工艺补充部分的一部分，指凹模圆角半径以外的那一部分。压料圈将拉延毛坯压紧在凹模压料面上，凸模对拉延毛坯拉延，不但要使压料面上的材料不皱，更重要的是保证拉入凹模的材料不皱又不裂，分模线是凸模和压边圈的分界线，通常是指压料面和凸模面延伸所产生的那条线。基本上压料面和分模线的形状和好坏很大部分决定冲压件的拉延状态好坏。压料面一般有两种情况：1. 压料面就是覆盖件本身的凸缘部分。2. 压料面是

5、工艺补充补充成的。冲压方向确定压料面的形状我们必须考虑下面的问题：a) 尽量降低拉延深度。b) 凸模对拉延毛坯一定要有拉延状态产生 压料面的展开长度必须比凸模展开长度短，压料面所形成的夹角必须比凸模的夹角要大。c) 压料面形状尽量简单化，尽量采用水平压料面。d) 压料面应使成形深度小且各部分深度接近一致。e) 压料面应使毛坯在拉深成形和修边工序中有可靠定位，并考虑送料和取件方便。f) 当覆盖件底部有反成形时，压料面必须高于反成形形状的最高点。g) 不要在某一方向产生很大的侧向力。接下对上图所示零件进行压料面和分模线的创建。根据零件数模我们可以有两种方法创建零件的压料面：1 压料面就直接使用覆盖件本身的凸缘部分，2 压料面由工艺补充够成即自己创建。对两种方法分别进行分析，首先如果直接使用覆盖件的凸缘为压料面，我们可以节省毛坯材料提高材料利用率，但从工艺上考虑则会给零件带来起皱的现象，并且不利于克制和避免零件的反弹，前面就有提到过梁类件是零件中典型的易反弹件，所以直接使用零件凸缘为压料面不可行的，只能根据以上我们提到过的创建压料面的原则通过工艺补充自己创建压料面。通过综合以上原因和条件，前

6、碰撞梁零件的压料面我们创建如下图所示当压料面确定下来后，接下来就要确定拉延件的分模线。分模线的作用就是分开了凸模和压料圈两个工作部件，从成形角度来说就是分开了实际拉延的压料部分和拉延成形部分，通常分模线的轮廓形状结合压料面的型面形状在很大程度上就决定了零件拉延的初始状态好坏和最终零件是否起皱、开裂、反弹、刚性不足等缺陷，所以分模线也是对拉延件的成形起决定性作用的。创建分模线时我们需注意以下几点：1 分模线轮廓形状尽量不要发生急剧的变化，2 分模线创建时要结合压料面的形状，3 分模线创建时要结合产品零件的修边轮廓准确计算尺寸保证工艺补充合适，保证修边的余量，4 分模线创建时要考虑到零件接近分模线位置的形状是否变化剧烈，是否易产生开裂和起皱等缺陷，应如何适当的改变分模线的形状来避免，来优化零件的拉延状态。依据以上几点，前碰撞梁零件的分模线我们确定如下：压料面拉延件合理的工艺补充工艺补充是指为了顺利拉深成形出合格的制件、在冲压件的基础上添加的那部分材料。由于这部分材料是成形需要而不是零件需要，故在拉深成形后的修边工序要将工艺补充部分切除掉。工艺补充是拉深件设计的主要内容，不仅对拉深成形起着重

7、要影响，而且对后面的修边、整形、翻边等工序的方案也有影响。工艺补充部分有两大类：一类是零件内部的工艺补充，即填补内部孔洞，这部分工艺补充不增加材料消耗，而且在冲内孔后，这部分材料仍可适当利用；另一类工艺补充是在零件沿轮廓边缘展开的基础上添加上去的，它包括拉深部分的补充和压料面两部分。由于这种工艺补充是在零件的外部增加上去的，称为外工艺补充，它分模线转角部分要适当是为了选择合理的冲压方向、创造良好的拉深成形条件而增加，它增加了零件的材料消耗。工艺补充部分制定的合理与否，是冲压工艺设计先进与否的重要标志，它直接影响到拉深成形时工艺参数、毛坯的变形条件、变形量大小、变形分布、表面质量、破裂、起皱等质量问题的产生等。工艺补充设计的基本原则：1， 内孔封闭补充原则 对零件内部的空首先进行封闭补充，使零件成为无内孔的制作。2， 简化拉深件结构形状原则 零件外部的工艺补充要有利于拉深件的拉延，有利于毛坯的均匀流动和均匀变形。3， 保证良好的塑性变形条件 对于一些深度较浅、曲率较小的汽车覆盖件来说，必须保证毛坯在成形过程中有足够的塑性变形量，才能保证其能有较好的形状精度和刚度。4， 外工艺补充部分尽量

8、小 由于外工艺补充不是零件本体，以后将被切掉变成废料，因此在保证拉深件具有良好的拉深件的前提下，应尽量减小这部分工艺补充，以减少材料浪费，提高材料利用率。5， 对后工序要有利原则 工艺补充要考虑对后工序的影响，要有利于后工序的定位稳定，尽量保证能够垂直修边等。6， 双件拉深工艺补充 当冲压件为左/右件时，往往为了节省成本而进行双件拉深。当左/右件合做时，拉深件的深度尽量浅，中间工艺补充部分要有一定的宽度，才能够保证修边修边模的强度。 根据以上工艺补充基本原则，零件整个拉延工艺补充如图：整个拉延工序的工序数模如上图，除开零件产品数模部分其余都是零件拉延工艺补充，零件外部的补充为外部工艺补充，内部的补充为内部工艺补充，其中包括：压料面，拉延筋，到底标记工艺造型，和预防起皱缺陷的余肉造型等，具体从零件数模到完成整个拉延工序的工序数模下面一一解析：a) 拿到零件数模，首先确定零件的冲压方向，再根据零件车身坐标百分线位置确定零件的数模中心（数模中心 start point X，Y，Z 坐标一般以百为单位）,数模中心确定后将产品数模由 数模中心移至 CAD 软件的绝对坐标处（这里以 UG软件为 例

9、） ，再确认冲压方向与 Z 轴是否重合是否需要旋转角度，具体整个移动和旋转的坐标值和角度值我们都需要记录下来，以保证下一次数模更新时能很快的与旧数模进行对比。压料面 拉延筋外部工艺补充 内部工艺补充零件产品数模分模线b) 当数模位置和冲压方向确定后，接下就是进行拉延压料面的创建。前面进行压料面分析时已经提过不能直接使用零件的凸缘面为压料面，需要我们自己来创建。根据前面所说创建压料面的基本原则将压料面按图示尺寸创建如下，一般保证压料面和零件最低部分距离为 20mm 左右，太多会加大补充造型浪费材料，太少则对成形的意义不大，压料面的趋势大致按照零件顶部的趋势保证零件拉延时的初始状态尽量最多区域的拉延，零件顶部形状转角区域压料面可以创建转角，压料面形状不能存在尖角，每个尖角部分都要进行倒圆角，圆角的大小不宜太小，一般可以 R500，R1000 ，倒圆角要结合零件的型面趋势，左右形状大致一样的零件可以直接做出一半再进行镜像的操作。经移动和旋转后的产品数模原车身坐标的产品数模c) 压了面创建成功后，接下来就是分模线的如何创建，前面说到分模线对零件的拉延成形起到决定性的作用，创建拉延分模线时要结合产品零件的形状尺寸和压料面的形状。依据以上创建拉延分模线的要点，零件拉延分模线创建如下：创建出以上尺寸的分模线，在不清楚怎样，通过什么方法确定以上尺寸时可能会感到要确定下这些尺寸会无从下手。下面就将如何怎样确定出合理的分模线尺寸进行分析：通常在创建分模线平面尺寸之前都会结合零件截面图调整各个参数来确定起尺寸，如下上图 SEC A-A：压料面产品零件数模中心数模中心 产品零件压料面 分模线AABABA通常在确定分模线平面尺寸之前都会对它零件最大轮廓处的截面进行分析，如上图 SEC A-A 就是零件 X 方向最大轮廓处的截面，截面中通过确定拉延补充造型中产品延伸部分，凸模 R，凹模 R，侧壁拔模尺寸来确定零件分模线尺寸，1，首先产品延伸部分（为了避免加工和调模破坏产品形状以及后工序修边刀块的强度）一般尺寸为 310mm，最小不能小与 3mm，2，凸模 R 一般为 R5R12（一般根据拉延深度调整，拉延深度浅取小值反之取大值） ，3，凹模 R 一般

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