冲压工艺简介

捷.
二十世纪中后期，制造模具的手段主要是依赖普通的机械加工
设备，对于形状复杂的模具则是依靠钳工的技能来完成，优秀 的模具钳工在模具企业内起着决定性的作用，竞争的焦点在于 谁有能力把模具生产出来. 到了二十一世纪，CAD/CAM技术，数控加工技术及EDM加工 技术逐步被广泛应用，制造出模具已经不是问题，CAD/CAM 技术及数控技术的应用水平是衡量模具生产的主要内容，是模 具发展的一次大变革.目前汽车大型覆盖件模具的生产基本都 建立了一完全针对模具制造的 CAD/CAE 软件系统，该系统采 用了综合实体造型和曲面造型优势的混合建模方法,能快速有 效地产生和分析来自不同客户的复杂模具曲面。
拉延筋
覆盖件拉延成型时，在压料面上敷设拉延筋或拉延槛，对改 变进料阻力，调整进料速度使之均匀和防止起皱具有明显的效果。 敷设拉延筋的主要作用： （1）增加局部区域的进料阻力，使整个拉延件进料速度达到 平衡状态。 （2）加大拉延成型的内应力，提高覆盖件的刚性。 （3）加大径向拉应力，减少切向压应力，延缓或防止起皱。 拉延筋的断面形状为半圆形，拉延槛的阻力更大，它多用在深度 浅的拉延件上。
大型覆盖件设计制造要求
1.冲压件的三维数模和产品图纸为模具设计的依据.
2.所采用的一系列成型手段必须为冲压件服务,不允许互相干 涉和重复. 3.模具所使用的材料及其加工必须符合冲压件生产纲领和模具 寿命要求.
4.保证零件（拉延的凹模、凸模、压边圈、成型块、切刀等）
技术工艺可靠,定位准确,操作方便、安全并且无堆焊修复缺陷. 5. 必须参照压力机设备参数(台面尺寸、闭合高度、公称压力、
1.3覆盖件的成形分类
汽车覆盖件的冲压成形分类以零件上易破裂或起皱部位
材料的主要变形方式为依据 , 并根据成形零件的外形特征、
变形量大小、变形特点以及对材料性能的不同要求 , 可将汽 车覆盖件冲压成形分为五类 : 深拉深成形类、胀形拉深成形
类、浅拉深成形类、弯曲成形类和翻边成形类。
1.4覆盖件的主要成形障碍及其防止措施
由于覆盖件形状复杂，多为非轴对称、非回转体的复杂 曲面形状零件，因而决定了拉深时的变形不均匀，所以拉深 时的起皱和开裂是主要成形障碍。 1.起皱及防皱措施 原因： 覆盖件的拉深过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面 内就会产生压应力，随着拉深的进行，当压应力超过允许值 时，板料就会失稳起皱(如图1)。 防皱措施： 解决的办法是增加工艺补充材料或设置拉深筋。
冲模在制造工艺上有一定依赖关系.
一个汽车覆盖件各套冲模的一般制造顺序是:拉延模 — 切 边模—翻边模 — 修边整型模.
拉延模是关键. 原因是:下道工序的模具必须用它的冲件作 为立体样板,进行制造，能否冲压出合格产品拉延是万事开 头难的第一关. 例如GC-1轿车侧围外板,除落料在开卷落料线完成外,还需4 套冲模完成,其4套冲模的工序关系为拉延--切边冲孔--整形 冲孔翻边--整形翻边。 精度要求高的模具需要使用高精度的数控机床加工，而且 模具材质、成形工艺都有严格要求，还需使用CAD / CAE / CAM模具技术去设计、分析.制造厂家应具备数控加工中心、 电火花、线切割机床及数控仿型铣设备，高精度磨床，高 精度三座标测量仪，计算机设计及相关软件等. 一般大型汽
和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、 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、刚性好等特点。
1.2覆盖件的成形特点
1.成形工序多：拉深为关键工序； 2.拉深是复合成形 ：常采用一次拉深； 3.拉深时变形不均匀：工艺补充、拉深筋； 4.大而稳定的压边力：双动压机、多连杆机械压力机； 5.优质钢材：高强度、高质量、抗腐蚀的钢板；
验样板,采用研配压力机修磨模具.
二十一世纪初: 采用CAD/CAM 软件 设计模具,开始推行“无 纸模具设计和制造”这一研究和开发项目,计算机输入产品模
型，生成高质量实体模型 . CAD/CAM技术的推广已由“甩图 板”阶段跨入到了深化应用阶段.
Delcam 方案是使用模具镶块向导程序“Die Wizard“.该程 序可自动寻找产品模型的分模线并自动将模块分为合适尺 寸的两部分， 自动产生高质量的分模面，自动分离型芯和 型腔。“Die Wizard”技术的应用，更大大提高企业工艺 编制的效率和准确性,可以对产品开发数据进行有效的管理, 提高模具设计速度和管理效率从根本上降低模具制造企业 的成本. 目前法国CATIA公司开发的大型CAD/CAE/CAM一体化软件 V5R17已广泛应用于航空汽车制造业设计,不久将用于模具 制造,因一体化特性,将使模具分析、设计、制造更方便快
覆盖件部分
1.1覆盖件的含义： 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。由于覆盖件的结构尺寸较 大，所以也称为大型覆盖件。
覆盖件成形工序：
覆盖件的主要冲压工序有:落料、拉深、校形、修边、 切断、翻边、冲孔等。
覆盖件的结构特征
4.模具结构除了设置外导向（正常的导向外），自动线模 具还应在相应工序设置椎式导正结构，保证上下模导正
精度可靠合理.
5.自动线模具定位均采用快速定位,模具快速定位孔（槽） 应布置在具有良好目视条件的地方，以方便模具的安 装 . 6.自动线模具一般都采用自动夹紧装置，采用机床自动夹
紧时，应根据机床夹紧要求进行设计.
气顶缸位置数量压力、定位装夹位置)设计制造模具.
6.模具零部件应定位准确,考虑防松、防崩、防脱落、
防翻、防冲击等措施. 7.在模具设计制造中必须考虑铸造工艺性、加工工艺 性和维修方便性. 8.在模具从设计制造到验收的过程中，应以零件为单
位建立模具档案(缺陷风险分析纪录,模具设计会签记
录，会议纪要，更改记录,试模记录，模具铸件质保书， 冲压零件检测记录，模具刃口材料及硬度，模具检查
图2 工艺孔和工艺切口
冲 压 工 艺（实例）
拉延切角、工艺切口
冲 压 工 艺（实例）
CAE分析
安全 破裂 起皱
回弹
汽车覆盖件模具制造的发展：
二十世纪中期:手工设计,手工制泥模,手工制模型样架,手工制 大量研配检验样板,大量人工修磨模具. 二十世纪后期:CAD设计,手工制泥模,手工制模型样架,大量使 用大型仿形铣床及大型加工设备,使用激光切割机加工研配检
冲压工艺设计方法：
在对冲压零件特征分析、工艺模拟分析、工艺计算的基础上， 遵循“高质量、高效率、低成本”的总原则，精细设计冲压 工艺。 成双工艺、连续冲压工艺、拉延切角工艺、复合冲压工艺、 往复冲裁工艺、落料成形工艺、多次修边工艺、修边整形工 艺、分次拉延工艺、反拉延工艺、拉延槛、筋的应用、回弹 变形ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ预测控制、工艺台阶的应用、工艺切口的应用等。 通常厚板料零件多采用：落料 成形 翻边 冲孔 的工艺过程。 薄板料且形状复杂零件：拉延 修边 翻边 整形 冲孔的工艺
外部工艺补充——压料面
压料面是指板料在凹模圆角以外的法兰部分，工件本体部分或 工艺补充部分组成，其应是平面或曲率较小的曲面，不允许有大的 起伏或拐点在拉延成型过程中，压料面的材料被逐渐拉入凹模型腔 内，转化为覆盖件形状。压料面与凸模形状保持一定几何关系，保 证在拉延过程中板料处于张紧状态，并能平稳地包拢凸模，防止起 皱破裂。
车身覆盖件模具要考虑机床是否有压边机构，甚至边润 滑剂、多工位级进等.除冲压吨位外还要考虑冲次、送料 装置、机床及模具保护装置等. 因汽车行业的迅速发展,汽车生产自动化程度越来越高,液 压压力机,双动压床已远远跟不上批量冲压件生产需要.目 前汽车厂冲压件生产均采用大台面单动多连杆机械压力 机.而大部分汽车冲压件由于成型时有特殊要求,因而诞生 了许多汽车模具新工艺:斜锲切边,斜锲冲孔,斜锲翻边,汽 缸旋转翻边以及气辅成型，氮气缸等先进的工艺.
图1 覆盖件拉深过程示意图 a) 坯料放入；b) 压边；c) 板料与凸模接触；d) 材料拉入； e) 压型；f) 下止点；g) 卸载
2.开裂及防裂措施 原因： 是由于局部拉应力过大造成的，由于局部拉应力过大导 致局部大的胀形变形而开裂。 位置: 开裂主要发生在圆角部位，开裂部位的厚度变薄很大如 凸模与坯料的接触面积过小、拉深阻力过大等都有可能导致 材料局部胀形变形过大而开裂 。 防裂措施： 为了防止开裂，应从覆盖件的结构、成形工艺以及模具设 计多方面采取相应的措施。
发动机盖拉延工序
工艺分析
工艺补充
工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分，是指为了顺 利拉延成型出合格的制件，而在冲压件的基础上所添加的 那部分材料，用以满足拉延、压料面和修边等工序的要求。 这部分材料仅仅是冲压成型需要而不是零件所需要的，故 在拉延成型后的修边工序中需将工艺补充切除掉。 大多数汽车车身覆盖件都需要添加工艺补充后才能设 计成能拉延成型的冲压件，这是覆盖件冲压工艺设计的重 要内容，也是与普通简单拉延件拉延工艺设计的主要不同 点。 工艺补充部分有两大类：外部工艺补充、内部工艺补 充。
7.必须重点考虑修边冲孔废料的排除方式.
制造工艺复杂.(立体曲面,精度光洁度要求高)
模具调整较复杂.(形状复杂,落料尺寸修边尺寸需试验才能决定)
轮廓尺寸大,需要有大型加工设备. 生产技术准备工作复杂. 一个汽车覆盖件零件,往往需通过数套冲模冲压才能完成. 而这套冲模,一方面其形状都要符合于同一主模型另一方面各套
记录等)
除前述覆盖件模具设计制造要求外,还需下列特殊要求:
1.要求同一自动生产线上的模具闭合高度尽量一致. 同一件 号零件的模具闭合高度必须一致 . 2.同一零件的整套模具送料高度必需一致（保证机械化生产 自动取件顺畅）.
3.冲压自动线都采用移动工作台装夹模具.所以设计模具时
必须在所有气垫顶棒都放置的情况下移动工作台能正常工 作.
(1) 覆盖件的结构上，可采取的措施有： 各圆角半径最好大一些、曲面形状在拉深方向的实际深 度浅一些、各处深度均匀一些、形状尽量简单且变化尽量平 缓一些等。 (2)拉深工艺方面，可采取的主要措施有： 拉深方向尽量使凸模与坯料的接触面积大、合理的压料 面形状和压边力使压料面各部位阻力均匀适度、降低拉延深 度、开工艺孔和工艺切口等 （如图2）。 (3)模具设计上 可采取设计合理的拉深筋、采用较大的模具圆角、使凸 模与凹模间隙合理等措施。