沖壓工藝講義

沖壓工藝講義第1頁(yè)/共42頁(yè)CAE介紹CAE在汽車覆蓋件中的應(yīng)用汽車覆蓋件較之一般的沖壓件，具有材料薄、形狀復(fù)雜、尺寸大、曲面多為空間曲面。如果采用傳統(tǒng)的“試錯(cuò)法”設(shè)計(jì)模具，則反復(fù)的試模、修模過(guò)程將拖延新產(chǎn)品的開發(fā)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)的地位。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展以及有限元方法的成熟，板料成形CAE已經(jīng)成為汽車工業(yè)的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。該技術(shù)使設(shè)計(jì)人員可以在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，可以預(yù)知金屬的流動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變、溫度分布、模具受力、預(yù)見(jiàn)到成形中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如起皺、破裂等，確定成形所需的工藝過(guò)程和技術(shù)參數(shù)，驗(yàn)證并優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。每一次的仿真就相當(dāng)于一次試模過(guò)程，因此成熟的仿真技術(shù)不僅可以減少試模次數(shù)，在一定條件下還可以使模具和工藝設(shè)計(jì)一次合格,避免修模，從而大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。第2頁(yè)/共42頁(yè)CAE介紹板料成型CAE軟件簡(jiǎn)介目前世界各大汽車公司對(duì)板料沖壓成形模擬的投入都相當(dāng)重視，汽車覆蓋件開發(fā)過(guò)程中幾乎都要經(jīng)過(guò)仿真分析，主流的板料成形模擬軟件有DYNAFORM、AUTOFORM、PAM-STAMP等。

CAE模擬目標(biāo)1,提高制件成型裕度，保證模具調(diào)試和生產(chǎn)的穩(wěn)定性2,采用多種材料和工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)3,縮短模具工藝方案周期4,減少試模次數(shù)和鉗工工作量5,選用低噸位沖床，使用更小的坯料6,降低模具成本目的在可控的成本范圍內(nèi)，高質(zhì)、準(zhǔn)時(shí)完成模具開發(fā)和調(diào)試！第3頁(yè)/共42頁(yè)CAE介紹導(dǎo)入3D模型—選擇拉延類型及接觸方式—有限元網(wǎng)格劃分—網(wǎng)格的檢查與修補(bǔ)—定義成型工具（凸凹模、壓邊圈）—定義材料屬性，選擇材料模型—預(yù)估毛坯外形，劃分毛坯網(wǎng)格—設(shè)置拉延筋—設(shè)置成型參數(shù)—求解器仿真計(jì)算—應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析—FLD—材料流動(dòng)如果應(yīng)力應(yīng)變、厚度分析、FLD、材料流動(dòng)等存在缺陷或者不合理，則對(duì)上面的參數(shù)進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化。如右圖所示。原始數(shù)模導(dǎo)入用3D軟件建立型面導(dǎo)入零件模型選擇拉延類型及接觸方式網(wǎng)格劃分網(wǎng)格檢查及修補(bǔ)定義工具（上下模，中仁，壓板，刀塊等）定義材料定義料片及料片網(wǎng)格劃分設(shè)置拉延筋及成型參數(shù)輸入計(jì)算應(yīng)力應(yīng)變，厚度分析FLD材料與工具間的距離材料流動(dòng)結(jié)果是否滿意工藝確定前處理后處理修改造型修改接觸方式修改材料修成改拉延筋及成型參數(shù)不滿意第4頁(yè)/共42頁(yè)CAE介紹從分析結(jié)果看，板件此處變薄嚴(yán)重，甚至開裂優(yōu)化造型SUV264887SU100Splits—破裂Excessthinning—過(guò)度變薄Riskofsplits—有破裂危險(xiǎn)Safe—安全I(xiàn)nsuffstretch—變形不足Comprss—有起皺趨勢(shì)Thicking—起皺第5頁(yè)/共42頁(yè)CAE介紹第6頁(yè)/共42頁(yè)第一部分：CAE介紹第二部分：沖壓工藝及造型介紹第三部分：沖壓件主要質(zhì)量缺陷及防止第7頁(yè)/共42頁(yè)1.冷沖壓：是指在常溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法2.冷沖壓的特點(diǎn)：產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，精度高，重量輕，剛度好，互換性好，高效低耗，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化模具沖壓設(shè)備工藝條件沖壓零件沖壓零件影響因素第8頁(yè)/共42頁(yè)冷沖壓概括起來(lái)分兩大類：分離工序和成形工序1.分離工序是使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質(zhì)量的沖壓件。2.成形工序是坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。沖壓基本工序分類第9頁(yè)/共42頁(yè)分離工序分類工序名稱圖示特點(diǎn)落料用沖模沿封閉曲線沖切，沖下的部分是零件。用于制造各種平板形狀的零件。沖孔用沖模沿封閉曲線沖切，沖下的部分是零件。用于制造各種平板形狀的零件。切斷用沖模沿不封閉的曲線進(jìn)行分切產(chǎn)生分離修邊將成型零件邊緣切齊或者一定形狀切成廢料零件零件廢料第10頁(yè)/共42頁(yè)成形工序分類工序圖示特點(diǎn)拉延把板料毛坯制成各種開口空心的零件翻邊將板料或半成品的邊緣沿一定曲線一定曲率成形成豎立的邊緣整形為了提高已成型零件的精度或獲得小的圓角半徑而采用的成形方法翻孔在預(yù)先沖孔的板料或半成品制成豎立邊緣彎曲將板料沿直線彎成各種形狀RRR第11頁(yè)/共42頁(yè)拉延與成型的區(qū)別1.當(dāng)零件成形深度大于10MM時(shí)最好采用拉延方式，避免出現(xiàn)擠料現(xiàn)象，小于10的可以考慮用成型.同時(shí)成型過(guò)程中為避免疊料通常加工藝缺口.2.拉延一般需要做出完整的工藝補(bǔ)充面及壓料面,且是一個(gè)封閉的幾何形狀,但成型可以只作出局部,無(wú)需全部封閉3.同一零件相同材料牌號(hào),采用拉延或成型工藝得到的產(chǎn)品,在剛性方面前者比后者強(qiáng).4.零件產(chǎn)品接近于封閉的零件最好采用拉延,敞口的可以采用成型第12頁(yè)/共42頁(yè)拉延與成型的選擇下面零件可以采用成型,也可以采用拉延,下圖是采用不同方式的加工數(shù)據(jù)區(qū)別成型成型模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖拉延拉延模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第13頁(yè)/共42頁(yè)拉延制作要點(diǎn)第14頁(yè)/共42頁(yè)拉延制作要點(diǎn)第15頁(yè)/共42頁(yè)L3一般需要大于15MM,且L3≥1/2L(廢料長(zhǎng)度L一般不能大于50MM)拉延制作要點(diǎn)第16頁(yè)/共42頁(yè)拉延制作要點(diǎn)第17頁(yè)/共42頁(yè)拉延制作要點(diǎn)第18頁(yè)/共42頁(yè)1，保證凸模能將工件需拉深的部位在一次拉深中完成,不應(yīng)有凸模接觸不到的死區(qū)(即“倒勾”形)。負(fù)角負(fù)角需要額外的過(guò)程拉延成型沖壓方向的確定第19頁(yè)/共42頁(yè)2，凸模開始拉延時(shí)與板材接觸的面積要盡可能的大拉延成型沖壓方向的確定第20頁(yè)/共42頁(yè)3，凸模開始拉延時(shí)與板材接觸的地方盡量靠中拉延成型沖壓方向的確定第21頁(yè)/共42頁(yè)拉延成型沖壓方向的確定4，凸模開始拉延時(shí)與板材接觸的地方要多且分散第22頁(yè)/共42頁(yè)拉延壓板面制作—原則與常用形狀壓料面設(shè)計(jì)原則：1，形狀盡量簡(jiǎn)單化，以水平面最好，當(dāng)然也要考量材料利用率2，壓料面的任一斷面都應(yīng)小于拉深內(nèi)部相應(yīng)斷面的曲線長(zhǎng)，3%以上3，壓料面應(yīng)盡量使成型深度一致4，壓料面要使板材在成型后在后續(xù)工程有可靠的定位，取送料方便5，當(dāng)有反成型時(shí)，讓壓料面低于反成型的最低型面6，不在某一方向產(chǎn)生很大側(cè)向力第23頁(yè)/共42頁(yè)拉延壓板面制作——種類1，壓料面是覆蓋件本身的凸緣第24頁(yè)/共42頁(yè)2，壓料面是工藝補(bǔ)充面拉延壓板面制作——種類第25頁(yè)/共42頁(yè)3，上兩種形狀的組合形式拉延壓板面制作——種類第26頁(yè)/共42頁(yè)余肉的制作當(dāng)斷差≥10MM時(shí)，需要制作余肉第27頁(yè)/共42頁(yè)余肉的制作第28頁(yè)/共42頁(yè)工藝孔/缺口的制作突破（撕裂）刀的安裝位置的選擇主要是看板材在成型過(guò)程中，需突破（撕裂）位置先接觸上模還是下模。一般來(lái)說(shuō)板材晚接觸的模仁就是安放突破/撕裂刀的位置.第29頁(yè)/共42頁(yè)余肉的制作第30頁(yè)/共42頁(yè)做攤料工藝面要點(diǎn)在造型時(shí)，要讓整形的量及次數(shù)盡可能的少。1，一般外凸形狀的向下再整形，會(huì)有多料現(xiàn)象。在制作時(shí)應(yīng)盡可能的讓前工程造型接近產(chǎn)品，還有就是追加吸收皺的筋（修改成品）下折時(shí)會(huì)多料第31頁(yè)/共42頁(yè)做攤料工藝面要點(diǎn)2，對(duì)內(nèi)凹形狀有向下翻邊的，后續(xù)翻邊會(huì)缺料。所以在做前工程的工藝補(bǔ)充時(shí)需要制作小凸/凹包儲(chǔ)料。（儲(chǔ)料包的具體數(shù)據(jù)要看翻邊前后的線長(zhǎng)差）第32頁(yè)/共42頁(yè)第一部分：CAE介紹第二部分：沖壓工藝及造型介紹第三部分：沖壓件主要質(zhì)量缺陷及防止第33頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決辦法毛刺凸凹模間隙過(guò)??；刃口過(guò)鈍;沖頭或沖套崩刃、沖頭與沖套間隙過(guò)大或過(guò)小調(diào)整間隙，打磨刃口少邊上料不到位；定位裝置松動(dòng)重新調(diào)整緊固定位少孔沖頭折斷；沖套堵死做好模具保養(yǎng)表面有劃痕和壓痕操作時(shí)有拖、拉等現(xiàn)象；有重壓現(xiàn)象按規(guī)程作業(yè)，將后序不參與作業(yè)的形狀及R逃讓一、落料沖孔（修邊）第34頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決辦法開裂/縮頸1.壓料力太大1.減小外滑塊的壓力2.凹模口或壓料筋槽的圓角半徑太小2.加大有關(guān)的圓角半徑3.壓料筋布置不當(dāng)或間隙太小3.調(diào)整壓料筋的數(shù)量、位置和間隙4.壓料面的光潔度不夠4.提高光潔度5.潤(rùn)滑不足5.改善潤(rùn)滑條件6.坯料放偏6.使坯料正確定位，必要時(shí)加預(yù)彎工序7.坯料尺寸太大7.減小坯料尺寸8.坯料質(zhì)量不符合要求8.更換材料9.局部形狀變形條件惡劣9.加工藝切口或工藝孔，或改變拉深件的局部形狀二、拉延第35頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決辦法起皺1.壓料力不夠1、加大壓料力2.壓料面“里松外緊”2.修磨壓料面，消除“里松外緊”現(xiàn)象3.凹?？趫A角半徑太大3.減小圓角半徑4.壓料筋太小或布置不當(dāng)4.增加壓料筋，或改變其位置5.潤(rùn)滑油次數(shù)太頻，或涂刷位置不當(dāng)5.適當(dāng)減小潤(rùn)滑油，并注意操作6.坯料尺寸太小6.加大坯料尺寸7.坯料定位不穩(wěn)定7.改善定位，必要時(shí)加預(yù)彎工序8.壓料面形狀不當(dāng)8.修改壓料面形狀第36頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決方法拉毛模具硬度不夠?qū)δ＞哌M(jìn)行表面處理模具型面有沙眼仔細(xì)檢查鑄件型面不順過(guò)渡不圓滑拋光模具表面第37頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施沖擊線：上模下降，使材料與壓邊圈保持接觸狀態(tài)。接著，當(dāng)材料開始流入時(shí)，模具與材料的摩擦狀態(tài)從靜摩擦轉(zhuǎn)移。材料剛剛開始流入之前的靜摩擦力很大，材料彎曲部分引起加工硬化和使料厚減薄，但這一部分，隨著材料的流動(dòng)由靜摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦狀態(tài)，摩擦阻力大幅度減小，因此，原來(lái)的彎曲形狀沒(méi)有被拉直，而作為沖撞痕線而遺留下來(lái)。沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決辦法沖擊線1.由于凹模圓角半徑產(chǎn)生的沖撞痕線。進(jìn)行階梯形拉深時(shí)，R要盡可能大。為了防止沖撞痕線和拉深傷痕，要認(rèn)真進(jìn)行研磨，能同時(shí)進(jìn)行表面硬化處理，效果更佳。要求：r/t≥8～20如果要把修邊后的凸緣去掉，凹模內(nèi)壁應(yīng)制成錐形。將沖撞痕線從制品重要表面避開。2.由于凸模圓角半徑而引起的沖撞痕線不使凸模底部材料流動(dòng)。使材料流入均衡，不使凸模下面材料流動(dòng)。將凸模圓角半徑增大。將凸模圓角半徑盡可能增大，沖撞痕線就會(huì)變淺。要求r/t≥20。第38頁(yè)/共42頁(yè)主要缺陷的解決措施三、翻邊，整形沖壓件缺陷產(chǎn)生原因解決方法翻邊不垂直凹凸模間隙過(guò)大調(diào)整間隙翻邊開裂修邊時(shí)毛刺大；凹凸模間隙過(guò)??；形狀有突變調(diào)整前序修邊線；調(diào)整間隙；前期工藝考慮翻邊拉毛刃口有傷痕；表面有雜物；刃口硬度太低檢查模具狀態(tài)翻邊高度不一致凹凸模間隙不均；定位不穩(wěn)調(diào)整間隙，緊固定位第39頁(yè)/共42頁(yè)保證冷沖生產(chǎn)質(zhì)量的措施

在冷沖壓生產(chǎn)中，造成質(zhì)量問(wèn)題的因素有很多，如沖壓設(shè)備故障或維修不當(dāng)、沖模安裝與調(diào)整產(chǎn)生問(wèn)題、違反操作規(guī)程、原材料的質(zhì)量低劣和工藝安排不當(dāng)都可能出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，甚至造成廢品，為防止沖壓生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生，應(yīng)采取以下措施