汽车工艺工艺-冲压件模具结构工艺性分析方法规范模板

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冲压件模具结构工艺性分析方法规范模板XXXX发布
冲压件模具结构工艺性分析方法规范
1 工作目的
冲压件的模具结构工艺性分析主要是指在用冲压的方法完成零件的加工时，在确保零件冲压成形性、稳定性、工序合理的前提下，充分考虑模具结构实现的可能性和难易性，找出零件自身存在的缺陷并提出改进方案。

为了提高冲压件模具结构工艺性分析的工作效率，同时保证在工程化设计阶段尽可能完全消除零件的模具结构工艺性问题，以确保后期模具设计的质量和周期进度，特编写此分析方法，为以后此项分析提供方法指导和操作规范。

2 工作内容
a)找出零件导致模具工序增加的部位，提出改进方案；
b)找出零件导致模具结构难度大的部位，提出改进方案；
c)找出各工序零件存在冲压负角的部位，提出改进方案；
d)找出零件修边条件不良的部位，提出改进方案；
e)找出零件冲孔条件不良的部位，提出改进方案；
f)找出零件造成模具废料排出不顺畅的部位，提出改进方案；
g)找出零件造成模具强度有问题的部位，提出改进方案；
h)找出零件造成模具结构布置有问题的部位，提出改进方案。

3 工作输入
a)白车身材料清单；
b)产品数模。

4 工作输出
产品冲压问题报告。

5 工作步骤
第一步：获得白车身材料清单和产品数模后，熟悉冲压零件的几何形状、材料性能及装配关系；
第二步：根据冲压零件的几何形状、材料性能及装配关系，结合生产纲领及冲压设备能力，初步制定冲压工序的性质、数目、顺序及内容；把握好制定冲压工序原则：在保证冲压件质量的前提下，工序尽量少、排废料要通畅、模具强度要好；
第三步：设定各工序的冲压方向和送料方向；把握好设定冲压方向原则：有利于拉延成形，保证后工序好修、好翻边、好定位；
第四步：根据冲压工序内容，对产品的模具结构工艺性进行分析，分析零件是否存在导致模具结构无法实现或者难以实现的设计缺陷；比如：导致模具工序增加、结构复杂，存在冲压负角、修边冲孔条件差，造成模具废料排出不畅、强度差、结构无法布置等；
第五步：根据模具结构工艺性分析的结果，提出改进方案并制定产品冲压问题报告，申请更改产品；
第六步：跟踪设计部门对产品冲压问题报告的采纳情况，通过和设计人员的交流，尽可能在设计阶段消除所有发现的设计缺陷，然后跟踪产品冲压问题报告的闭环情况。

6 分析方向、方法（结合实例）
6.1 冲压负角
由于车身设计人员设计产品时并不十分地了解零件的冲压工序及冲压方向，而制定冲压工艺时经常需要对零件进行适当的旋转，可能导致零件的局部区域出现负角，工艺和模具无法实现。

以下为几种常见冲压负角的实例：
a) 翻边负角
在翻边工序的冲压方向下，产品的翻边面存在负角，翻边后零件会卡在模具上无法取出。

图1为翻边负角的实例，图2为翻边负角区域断面图。

图1 翻边负角的实例 图2 负角区域断面图
解决翻边负角方法主要是：在翻边序的冲压方向下，将零件局部型一定角度的旋转处理，直到零件能够满足翻边的要求为止（消除负角且有回弹余量）。

b) 拉延负角
产品在拉延工序的冲压方向下出现负角区域，负角区域零件是无法成形的，且在模具结构上也无法实现。

如图3所示，零件侧壁局部区域出现拉延负角，在不影响零件的使用情况下，对零件的局部型面进行了修改，最终将负角消除。

图3 拉延负角问题的改进
6.2 修边条件不良
对于零件边界的确定，车身设计者更多考虑的是边界的光顺性，但在有些情况下这样的边界反而会导致修边时模具的刃口弱甚至无法修边。

此类解决缺陷的方法是：对产品边界的形状进行适当的处理，使零件最终满足修边要求。

以下为几种常见修边条件差的实例：
a) 修边尖角
零件修边时存在尖角，需要增加工艺圆角过渡（如图4所示）。

工艺圆角尽量取R3以上，以保证模具刃口的加工和强度。

图4 修边尖角问题的改进
增加圆角过渡 修改形状，使弯曲前轮廓为直线
b)斜面上修边
斜面上修边有三种情况：与斜面的倾斜线平行的修边(纵切)、与斜面的倾斜线垂直的修边、在斜面上斜向修边。

为保证修边良好，要分别满足各条件（参照冲压设计标准）。

如图5所示，零件局部在斜面上斜向修边，不满足修边条件，需要更改产品轮廓。

图5 斜面上修边问题的改进
c)边到圆角距离过小
产品边界到圆角距离原则上5mm以上，确保模具的强度和产品的修边质量。

如图6所示，修边到圆角距离过小，需要更改产品轮廓。

图6 边到圆角距离过小问题的改进
d)修边困难
如图7所示，不合理的产品边界会导致修边困难，模具结构无法实现。

改进措施：修改产品轮廓保证修边的可行性，同时兼顾产品的功能和装配关系。

图7 修边困难问题的改进
e)侧修能否改为正修
侧修需要安装斜楔机构，导致模具结构复杂、模具尺寸变大、加工调试难度变大，所以尽量考虑侧修改为正修的可能性。

如图8所示，调整产品轮廓，使其满足正修条件。

6.3 冲孔条件不良
图8 侧修改为正修
a)不满足冲孔面角度要求
标准孔按孔径的大小对冲孔面角度有不同要求，大的异型孔可参照修边条件。

如图9所示，修改冲孔面的角度或者移动孔的位置，直至满足冲孔条件。

图9 不满足冲孔角度问题的改进
b)冲孔到修边线距离过小
冲孔和修边在同一工序完成时，孔边界到修边轮廓距离原则上5mm以上，确保模具的强度和产品的质量。

如图10所示，孔边界到修边轮廓距离过小，加大修边轮廓或者移动孔位置，直至满足冲孔条件。

图10 冲孔距离修边太近问题的改进
c)冲孔到侧壁距离过小
如图11所示，孔边界距离侧壁太近，导致凹模强度差。

改进措施：保证孔边界距离侧壁圆角5mm 以上，保证凹模强度。

图11 冲孔到侧壁距离过小的改进
d)冲头与零件干涉
如图12所示，侧冲孔时冲头与零件干涉。

改进措施：移动孔的位置，确保冲头与零件不相碰。

图12 冲头与零件干涉问题的改进
6.4 工艺缺口设计不合理导致废料的排出不畅
在产品设计过程中，根据自身功能的要求及车身轻量化设计的需要，经常在零件的某些区域增加工艺缺口。

如果工艺缺口的形状、位置设计不合理，容易导致零件修边时排料困难，甚至出现卡料的现象。

解决这类缺陷方法通常是：去除工艺缺口或者适当修改工艺缺口的形状。

如图13所示，将工艺缺口改为敞开口样式，保证废料的排除顺畅。

图13 排料困难问题的改进
6.5 模具结构布置问题
因工序数目及内容的限制，有些机构在模具上没有足够的空间布置，需要更改产品或增加工序数目。

如图14所示，相邻斜楔机构干涉，建议移动侧冲孔位置或取消侧冲孔。

图14 相邻斜楔机构干涉问题的改进
6.6 导致模具工序增加
因产品局部结构导致模具工序增加，考虑能否通过修改产品减少工序数量。

如图15所示，取消局部向上翻边，可节省一工序。

图15 导致工序增加问题的改进
7 工作要求
a)把握分析方向，逐一分析判断，防止分析漏项；
b)熟悉产品在整车中的功能和尺寸要求，提高设计变更要求的采纳率；
c)熟悉各种类型模具的结构，掌握模具设计标准。