冲压工艺优化范文（精选10篇）
冲压工艺优化 第1篇
1 有限元模型建立
汽车左右后轮罩里板呈圆盆形,型面曲率较大,空间曲面结构比较复杂,拉延成形过程中各部分深度变化较大。由于左右两部分基本对称,将左右两件合并在一起采用双件成形,再经过整形、修边、冲孔、翻边、冲侧孔、剖切等工序,最后将左右两轮罩剖开,既节省材料,又有利于拉伸成形,成形效果良好,最终获得合格制件。零件图如图1所示,零件长900mm,宽895mm,冲压深度最大值180mm,选用冲压材料DC05(特深冲用钢)。
2 零件成形问题的研究
影响覆盖件成形性能的因素很多,要消除成形过程中出现的缺陷可以通过以下手段:(1)材料方面,根据成形缺陷重新选择毛坯材料来改变零件的成形性;(2)几何方面,调整模具几何参数,如改变模具间隙或模具圆角半径等;(3)工艺方面,改变坯料形状,调整压边力,调节拉深筋形状参数或改变摩擦等。
2.1 板料形状确定
根据零件形状初步选择1060mm×1065mm×0.8mm的矩形板料,在矩形板料的基础上根据零件形状又设计出2号和3号两种板料,板料形状及其成形模拟结果如图2所示。
由图可知,1号板料为方形,在冲压成形过程中四周板料会向中间移动,但是由于板料为方形,四个角落存在多余板料,这些多余板料会限制周围的板料向凹模口流动,随着拉延的继续,由于材料流动不充分,轮罩底部材料出现严重塑性变形,超过材料变形极限,出现破裂缺陷。2号板料是在1号板料的基础上切除4个边角,多余板料切除后成形结果有明显好转,但仍然存在拉裂区域。3号板料在2号板料的基础上进行修改,板料形状更接近于零件形状,消除了拉裂缺陷。但由于没有设置拉延筋,零件边缘存在大量起皱。从成形结果和节约材料两方面考虑选择3号板料。
2.1 压边力对成形质量的影响
压边力是影响工件成形的一个重要参数。由于压边力的存在,板料在模具和压料板之间流动时会产生摩擦力。这些摩擦力会通过影响材料流动的速度和方向从而实现对材料流动的控制。压边力过小,无法有效控制材料的流动,从而导致工件起皱;压边力过大,又容易导致工件被拉裂。针对初步模拟的压边力为基础进行调整,分别设定压边力为600k N、700k N、800k N、9000k N、1000k N五种工艺水平进行模拟。各水平下左右后轮罩里板拉延成形后的板料的最大增厚率和最大减薄率如表1所示。
由表1可以看出,左右后轮罩里板成形时压边力应控制在600k N~800k N之间,在此区间板料成形过程中不会产生缺陷。但仅依靠压边力的大小来改善拉延成形质量并不能得到非常理想的效果。
2.2 摩擦系数对成形质量的影响
摩擦系数是影响板料成形结果的又一重要参数。板料和模具相互接触,当板料在冲压过程中流动时会与模具之间发生相对滑动,由于压边力的作用,在接触表面必然会产生摩擦,影响板料的流动。摩擦系数过大还会导致加工过程中模具表面温度升高加快,降低凸凹模的使用寿命;摩擦系数过小引起进料速度过快,易产生有起皱等缺陷的工件。将摩擦系数大小分别设置为0.13、0.15、0.17、0.19、0.21来观察摩擦系数对左右后轮罩里板成形结果的影响。其成形模拟结果如表2所示。
由表2结果可知,在板料成形时为了材料较好地流动,又不引起起皱等缺陷,左右后轮罩里板成形时摩擦系数应控制在0.15~0.19之间。
2.2 拉延筋对成形质量的影响
拉延成形过程中,单一依靠压边力提供的阻力,模具和材料间的摩擦力很多时候还不够,而板料成形时又需要一定大小沿周边适当分布的拉力,这时就需要设置拉延筋。拉延筋的这一特点,使得它能在较大范围内控制板料的变形情况,从而避免起皱、破裂等多重冲压缺陷的产生[8]。这里通过五组不同的参数来考究拉延筋阻力对左右后轮罩里板成形结果的影响。模拟时保证材料的基本属性参数不变,拉延筋阻力大小分别设置为0、45N/mm、95N/mm、145N/mm、195N/mm。其成形模拟结果如表3所示。
由表3结果可知,左右后轮罩里板成形时拉延筋阻力应该控制在45N/mm~145N/mm之间,在此区间板料成形情况最理想,不易产生拉裂、起皱等缺陷。
3 成形仿真优化
通过单因素分析可知压边力、摩擦系数、拉延筋阻力是影响板料成形最大增厚率和最大减薄率的主要因素[9]。选择压边力、摩擦系数、拉延筋阻力作为主要影响因素,将Z=X(最大增厚率)+Y(最大减薄率)作为综合评价指标,最优化的成形模拟结果为Z值最小。每个因素设计3个水平,选用L9(34)正交表,正交试验安排见表4,试验结果见表5。
由极差R分析可知:RA>RB>RC,各因素对冲压成形结果的影响程度大小为A>B>C,压边力>摩擦系数>拉延筋阻力。根据Z值最小,成形结果最优,因此左右后轮罩里板成形结果最优的各因素最佳组合为A2B1C1,即压边力700k N、摩擦系数0.15,拉延筋阻力45N/mm。最优组合参数下的左右后轮罩里板成形极限图和厚度变化图如图3、图4所示。
4 结论
(1)通过分析模拟实验结果可知,压边力、摩擦系数、拉延筋阻力对汽车左右后轮罩里板的成形结果都有较大影响。对汽车左右后轮罩里板成形最为有利的各因素取值范围分别为:压边力大小取值范围为600k N~800k N,摩擦系数大小取值为0.15~0.19,拉延筋阻力大小取值为45N/mm~145N/mm。
(2)通过正交试验挑选最优参数组合,将最大增厚率与最大减薄率之和作为正交试验的评价指标。由正交试验结果,得出各因素对左右后轮罩里板成形结果影响大小依次为:压边力>摩擦系数>拉延筋阻力。最优参数组合为:压边力700k N、摩擦系数0.15、拉延阻力45N/mm。最优结果的最大增厚率为8.1%,最大减薄率为20.8%。此时零件基本都处于安全部分,没有拉裂区域,有极少部分拉裂倾向区域和起皱区域,但不影响零件使用。
摘要：以某车型左右后轮罩里板为研究对象,利用Auto Form软件建立有限元模型。首先确定板料形状,运用正交试验方法研究压边力、摩擦系数、拉延筋阻力对零件成形结果的影响,由正交试验的结果,得出了各因素对左右后轮罩里板成形结果影响大小依次为:压边力>摩擦系数>拉延筋阻力;最优参数组合为:压边力700k N、摩擦系数0.15,拉延阻力45N/mm。
关键词：冲压成形,仿真,正交试验,优化,汽车轮罩内板
参考文献
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冲压工艺优化 第2篇
关键词：冲压工艺；冲压模具；模具设计
中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0008-02
1 冲压工艺的发展现状
1.1 冲压工艺的基本类型
在实际工作过程当中，为最大限度地保障冲压件在尺寸、形状以及精度等方面的要求能够得到充分满足，就涉及到对多种类型冲压加工工艺的应用。一般而言，可将冲压工艺简单划分为两种类型：成形工艺、分离工艺。其中，对于成形工艺，此项工艺技术主要是指，在不会对坯体产生破坏性影响的前提条件下，使待加工板料能够产生塑性变形，进而获取相应规格的冲压件加工工艺。对于成形工艺而言，所应用工序可进一步划分为以下九种类型：（1）弯曲工序；（2）拉深工序；（3）翻边工序；（4）胀形工序；（5）缩口工序；（6）挤压工序；（7）卷圆工序；（8）扩口工序；（9）校形工序。
而对于分离工艺，此项工艺技术主要是指，将冲压件沿相应的轮廓线，将其与加工板料实现分离，同时确保其分离断面的质量要求能够得到充分满足，以此种方式保障冲压件质量。对于分离工艺而言，所应用工序可进一步划分为以下六种类型：（1）落料工序；（2）冲孔工序；（3）切断工序；（4）切边工序；（5）冲槽工序；（6）剖切工序。
1.2 冲压工艺的发展方向
在现代化科学技术持续发展、机械化成形技术高速进步的背景作用之下，现代意义上的冲压工艺技术势必会呈现出极为显著与蓬勃的发展趋势。冲压工艺的发展呈现出了极为突出的集成化、综合化、智能化以及复合化发展趋势。具体而言，可将现代技术条件支持下的冲压工艺发展方向归纳为以下三个方面：
（1）冲压成形工艺技术的发展在数字化以及可控化方向取得了极为长足的发展与进步。与此同时，受到现代计算机技术的影响，冲压成形工艺实施过程当中，对数字模拟技术的应用可显著提高冲压工艺所产出成品的实用性特征。同时，这种数字模拟技术的应用能够与数字化的制造系统实现高度的集成与统一。不但如此，配合对智能化技术以及控制技术的综合应用，冲压成形技术不单单能够适用于简单形状零件的成形操作，同时也可作用于对诸如覆盖件一类零件的成形操作。
（2）对冲压产品制造全过程加以了特别重视，单一性的成形环节逐步向着全过程性乃至全生命性的整体性系统方向发展。借助于此种方式，可实现在冲压工艺实施过程中多目标、全局性的综合优化。
（3）冲压工艺技术在灵活性方面取得了长效的发展。在冲压成形技术的发展过程当中，对于复合工艺技术的应用使得冲压工艺所生成产品不单单表现为毛坯模式，同时也可以直接完成对零件的制造。与此同时，单个零件的冲压制造工艺也逐步向着整体性结构冲压制造工艺方向发展。借助于此种方式，也可显著提高冲压工艺技术的柔性优势。
2 冲压模具设计的基本思路
在整个冲压工艺当中，为产出以技术密集型为主体的产品，冲压模具所占据的地位可以说是最为关键的。大量的实践研究结果同时证实：冲压模具所对应的精度指标以及结构可靠性会对冲压件的成形质量以及作业精度产生极为关键的影响，并在很大程度上对冲压件质量水平的高低产生直接性的影响。换句话来说，为最大限度地保障冲压工艺所产成品的精度质量，就要求在冲压模具设计过程当中，对其进行严格且有效的质量控制，明确基本设计思路，以此种方式保障冲压模具的设计质量。具体而言，主要可以归纳为以下五个方面：
2.1 图纸转换
在图纸转换操作环节当中，无论是对于何种样式、类型的零件图及产品而言，工作人员均需要完成对其的测定与绘制作业，并以所测绘的图纸为依据，将其转换成为能够为国内外普遍企业所使用的标准型零件图纸。
2.2 零件图绘制
在冲压模具的设计过程当中，对于已给定的零件图而言，在零件图绘制作业过程当中，通常应用三维软件来代替人工操作完成。同时，在零件图绘制完成之后，还需要应用计算机辅助软件，将其转换成为相应的工程图（注意：所转换工程图当中应当涵盖与之相对应的展开图）。并且，带有展开图的工程图需要进一步转化成为*.dwg格式（确保其能够为CAD制图软件调用），将其作为后续冲压模具设计图纸的参考图纸。
2.3 工艺图设计
需要以上一步骤中所绘制完成工程图所对应的展开图进行工序图或者说是排样图的绘制作业。在此基础之上，同样需要对排样图进行展开处理（对于直接绘制成为工序图的，可省略此项操作步骤）。
2.4 工程图转化
将储存于CAD制图软件当中的*.dwg格式的排样图导入三维软件当中，以*.dwg格式排样图为依据，在三维软件辅助下，完成对排样图实体的绘制作业。绘制完成的排样图实体图纸同样需要转化成为工程图形式，并参照*.dwg格式，将其另存为能够为CAD制图软件所识别的文件，用以后期调用。
2.5 模具图绘制
工作人员需要在上述各相关步骤中所生成参考图图纸以及工艺图图纸的基础之上，将关键图纸信息调用至CAD制图软件当中，并完成对冲压模具各硬件工艺模具图的设计作业。在此基础之上，还需要以已生成的模具图为依据，对每个冲压模具零件应当对应的模具零件图进行设计处理。
3 结语
冲压工艺的核心是指：对板料进行必要的成形操作或者是分离操作，进而形成相关制件的工艺技术。冲压工艺具有在运行过程中的操作简单、可行度高、质量稳定且互换性突出的优势，因而在现阶段的钢材制造与加工领域中得到了极为广泛的应用与发展。与此同时，在冲压工艺实施过程当中，所涉及到的应用模具即将其定义为冲压模具。在整个冲压工艺当中，冲压模具作为直接关系到整个冲压工艺质量的关键要素之一，如何提高冲压模具的设计质量，这一问题同样备受关注。总而言之，本文针对有关冲压工艺的发展以及冲压模具设计过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方人员的特别关注与重视。
参考文献
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作者简介：彭忠（1968—），男，广东潮阳人，广东天乐通信设备有限公司机械工程师，工程硕士，研究方向：通信系统集成应用及物联网应用。
冲压工艺优化 第3篇
1 建立有限元模型
1.1 零件结构设计
如图1所示壳结构,该零件尺寸较大,并且较深,在冲压过程中,容易产生拉伸起皱,减薄破裂等现象,所以根据原始结构的冲压模型进行了重新设计,在UG软件中建立了结构三维壳体模型。
1.2 建立冲压有限元模型
图1所示的模型经设计可直接作为凹模,根据凹模,通过偏置可以分别得到凸模,毛坯以及压边圈,图2为有限元软件Abaqus中建立的油底壳冲压工序的有限元模型。
根据宝钢公司最新的ST14钢材料的性能测试数据,数值模拟过程中的力学性能设置如表1所示[4]。
2 正交试验设计
正交试验设计中所涉及到的因素为压边力(因素A)、冲压速度(因素B)、摩擦系数(因素C)。压边力在本试验中取500KN(A1)、550KN(A2)、600KN(A3)三个水平;冲压速度选取4m/s(B1)、5m/s(B2)、6m/s(B3)三个水平;摩擦系数选取0.09(C1)、0.11(C2)、0.13(C3)三个水平。利用正交表安排的正交试验方案见表2。
由于模型为是对称结构,为减少作业量,故采用四分之一壳体模型对9种不同的因素水平组合进行正交试验,冲压结果厚度分布如图3所示,结果统计如表3所示。
3 结论
(1)用正交试验和数值模拟相结合的方法,能够通过较少试验次数找到合适的工艺参数,有效控制板料在冲压成形过程中的起皱和拉裂缺陷。
(2)经试验验证了冲压件成形工艺的最佳工艺组合方案为压边力600 k N、冲压速度4m/s、摩擦系数0.13。
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冷冲压工艺与压型质量之我见 第4篇
关键字：冷冲压工艺;模具制造;压型质量
中图分类号：TG386 文献标识码：A
1、冷冲压工艺的概述
1.1冷冲压工艺的概念
所谓冷冲压工艺，是指压力机上所安装的模具通过施加压力，使室温下的板料发生变形，之后产生分离的加工方法，是一种塑性加工法。同时，由于此类方法加工的对象多为板料零件，又被称为板料
冲压。
1.2冷冲压工艺的特点
第一，质量稳定且具备较高的尺寸精度。冲压加工的成型主要依靠模具实现，而由于模具制作具有高精度、较长使用寿命的特点，使得冲压工艺的质量存在稳定性，且具有良好的制作互换性。另外，也可以对一些工艺难度比较大、形状比较复杂的零件实施冲压。
第二，生产效率高。利用冷冲压技术，每分钟可以完成大型冲压件数百件，如汽车覆盖等;而小型制件，每分钟则可冲压上千件。
第三，材料的利用效率高。一般地，用于冲压加工的材料利用率在百分之八十以上，能够有效保证废料减少的实现，甚至出现无废料生产情况，还可以将部分边角余料用于其他地方。
1.3冷冲压工艺的应用
说到冷冲压工艺的应用范围，称得上十分广泛，不仅涉及到金属板料的加工，还可以加工非金属材料。在汽车、家用电器或者日常用品领域，地位都比较突出和重要。而近年来汽车与家电行业的迅速发展，使得各国给予冷冲压技术以高度的重视。而由于冷冲压模具具有比较悠久的历史、极为广泛的用途以及比较成熟的技术，在汽车、家电等行业模具中占有的比例
最大。
2、冲压模具制造和压型质量
作为一种技术含量和附加值都比较高的产品，模具早已成为对一个国家的工业制造水平高低进行衡量的重要指标。尤其是随着改革开放的不断推进，我国的经济迅速发展，在相关领域的教育培训、研发以及应用推广方面，冷冲压工艺与模具制造早已成为热点问题。
2.1冲压模具制造的现状
在我国的模具分类中，冲压模和塑料成型模占据主要部分。而我国目前的冲压模具制造工艺已经取得了不小的进步，尤其是大型冲压模具的制造，这一类型模具以汽车覆盖件为主要代表，比如夏利、奇瑞等，均是由国内完成覆盖件模具的设计和制造。
2.2模具制造与压型质量存在的问题
工业化的不断推进，使得我国工业设备的更新日益加快，同时提高了对压铸模具的标准和要求。然而，相对较低的专业化程度使得我国模具企业的大部分工作的完成需要依靠模具制造厂，再加上企业内部存在的管理体制的束缚，更是延长了产品的制造周期，使得产品在市场上失去竞争优势。换句话说，落后的工艺技术和较低的设备自动化程度，严重降低了生产环节的效率，延长了制造周期，导致产品无法与市场需求相适应。另一方面，模具企业在管理方面也受到一定的约束，降低了模具的总体水平，使得市场竞争处于较低的水平，只能依靠进口的途径完成部分复杂、精密、高效的模具产品。
3、提高压型质量的措施
3.1提高模具精密化程度
我国目前的模具制造企业的专业化程度比较低，竞争力水平不高，使得我国部分精密、高效的大型模具仍需要从国外进口实现。因此，想要提高压型质量，需要提高模具的精密化程度，同时向大型化
发展。
3.2扩大模具标准件的应用
使用标准化模具，不仅可以减少制造时间，还可以增强产品的使用寿命，降低生产成本。因此，需要扩大模具标准化的应用，以实现生产效率的提高。具体地，国家应该制定统一的标准，并在生产时严格遵照标准;与此同时，应该提高标准件的规格，增加标准件的品种，尽可能在生产过程中产生规模效应，实现销售渠道的不断拓宽。
3.3提高模具材料的质量
一般地，材料的价格在整副模具价格中占比百分之三十五，而模具材料的质量直接关系到模具产品的档次，与模具的使用寿命息息相关。因此，应该提高模具材料的质量，选择优质的模具钢材，重视先进处理技术的采用，以实现模具档次的提升和使用寿命的延长。
3.4提高模具自动化和智能化
众所周知，模具的外观和使用寿命直接受到表面研磨抛光技术的影响。然而，我国的模具研磨抛光技术主要为手工工艺，劳动强度比较大且具有质量不稳定的特点，对模具制造工艺的提高起到阻碍作用。因此，需要不断提高技术，最大程度地实现模具的自动化和智能化。
3.5提高高速铣削的应用
依据目前的技术水平，众多工业国家所使用的高速铣主轴每分钟可达到五万到十二万的转速，而快速进给速度则每分钟达到四十到五十米，换刀时间则大约为一到二秒，而由于模具的制造过程具有较小的温度变化，不容易发生变形，从而导致工作效率和产品性能的极大提高。然而，与世界上众多工业国家相比，我国模具制造过程中所采用的铣削工艺比较落后，因此需要增强高速铣削技术在我国的应用
程度。
4、总结
总而言之，随着经济全球化的不断深入，世界资本市场、技术市场和劳动力市场都面临着重新整合的境况，我国也将会在这一情况下成长为制造业大国。不可不提的是，在现代制造业中，冷冲压工艺和模具制造工艺是任何工业工程设备都需要重视的部分，两项工艺的发展直接关系到压型质量。然而，我国的冷冲压工艺和模具制造技术存在一定的问题，需要及时采取有效措施，扩大标准件模具和高速铣削的应用，提高模具材料的质量，并进一步提高模具的精密度，提高模具制造的自动化和智能化，从而提高压型质量。
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冲压工艺优化 第5篇
在车身零部件中,占车身总质量70%的零件均需要采用冲压的方法获得。因此,覆盖件成形工艺技术和模具制造技术在汽车车身开发过程中占据至关重要的地位。
翼子板是重要的车身覆盖件之一。通过对新宝来车型翼子板冲压工艺设计及优化的过程进行研究与分析,针对翼子板冲压工艺设计中冲击线、滑移线、起皱、破裂和回弹等难点问题,在工艺补充造型、产品优化、回弹补偿等方面进行分析,并总结出相应的经验和处理方法,为翼子板类零件冲压工艺的设计提供有效参考。
2 产品概述
翼子板作为重要的车身外覆盖件,表面质量和尺寸精度要求都很高,要求成形充分刚性好,表面不能有暗坑,腰部和轮口处特征棱线不能有滑移。
翼子板匹配关系非常复杂,与整体侧围、发动机罩、前轮罩、前车门、前保险杠和前照灯等主要零部件均有严格的匹配关系。
结构尺寸相对于其他覆盖件产品并不大,但相对来说形状比较复杂,负角多需要多次斜楔翻边,而本身空间又有限,以上因素都直接导致翼子板的冲压工艺方案十分复杂。
新宝来车型翼子板的产品结构示意见图1。
该翼子板上部为两层台阶的形式(图2),且两层台阶角度不一致,第二层台阶负角更大,需要2次翻边完成;A柱附近上部两侧互为负角(如图3),需要2次翻边完成;灯口鹰嘴处(图4)由于要考虑斜楔空间和镶块强度问题需要3次翻边完成;保险杠处(图5)形状比较复杂,为保证质量需要采用2次成形完成,且成形过程需要压料控制材料流动。
3 冲压工艺设计
冲压工艺是汽车模具设计制造的核心技术。以翼子板为例,日系车一般是4工序甚至更少;而德系车型由于设计理念上的差异,目前翼子板仍然采用6工序完成,但对材料利用率的要求也是越来越严格。在汽车覆盖件中,如翼子板、车门外板、车门内板等,现要求采用1模2件甚至4件的工艺方案,以提高生产效率,降低成本。该翼子板就是采用双槽的结构形式生产。
3.1 工艺方案整体规划
冲压工艺设计之初要分析产品的特点和成形难点,对产品的成形工艺方案有一个整体的规划,这其中就包括确定各个工序的冲压方向、构思压料面形状和工艺补充造型大体方案、规划修边及翻边方案,而这其中首要的就是确定冲压方向,合理的冲压方向对冲压工艺方案的成功与否起着至关重要的作用。
拉延工序冲压方向的确定要考虑以下原则。
a.除去需要后工序翻边整形的形状,其余形面不能有负角;
拉延开始时凸模接触板料要尽量靠近毛坯中间且均匀,以保证成形过程中变形均匀,使成形后的残余应力尽量小;
c.对于本文提到的翼子板,还要充分考虑产品腰线和轮口处特征线在成形过程中不能有滑移。为验证制定的拉延工序冲压方向和构思的拉延工艺补充方案的可行性,采用Autoform分析软件快速进行了压料面和工艺补充设计(设计过程参数化,如果方案有缺陷可以实现快速修改),图6所示为利用Autoform分析软件设计的拉延模面,图7所示为该模面的分析结果,分析结果显示产品腰线和轮口处特征线的滑移情况都在可调范围内,工艺补充设计结果具有可行性。
翼子板在后工序冲压方向设计需要充分考虑德系产品的特点及用户自动线生产机械手搬运过程所能旋转的极限角度。翼子板类产品均为周圈翻边,翻边回弹是比较突出的问题,德系的产品在产品设计阶段一般都已经给予了充分的考虑,通常情况下在车身方向上没有负角的区域都处理成有3o拔模角(如轮口区域和保险杠处的翻边),以利于冲压工艺设计阶段进行回弹处理。基于以上考虑修边工序与拉延冲压方向保持一致,而翻边工序则采用车身方向作为冲压方向,同时确定各工序工艺内容。
3.2 拉延工序设计
压料面设计如下。
a.压料面要保证压料圈在压料过程中不能有起皱现象,即压料面要有可展性;
b.压料面形状尽量简单,尽量采用直纹面设计(如平面、圆柱面、圆锥面等)避免双曲形状(特殊情况除外);
c.在满足产品质量的前提下拉延深度尽量浅且均匀;
d.压料面形状要保证成形过程中凸模对板料有拉延作用。
图8所示A、B两点为冲击线最危险点,因此压料面深度的设计首先要保证此两点不能有冲击痕,同时要保证A柱一侧拉延深度相对比较均匀,板料在成形初期有较大面积接触,并且参照利用Autoform软件Die Designer模块设计的压料面形状,基本可以确定正式设计所用的压料面形状。压料面可展性的检查结果见图9,产品拉延深度的显示云图见图10。
工艺补充设计如下。
a.轮口处的形状为大弧形,后工序翻边是少料翻边的状态,翻边后残余应力容易引起轮口处产品形面拱起造成超差,因此拉延工序在满足修边和拉延不开裂的前提下,此处工艺补充的形状应该尽量将产品多拉制出来一些,以减缓后工序翻边缺料的状态。在拉延过程中轮口处的产品特征线凸模最先接触板料,此棱线一旦接触板料就不能窜动,否则有滑移线产生,为避免这条棱线滑移,在轮口处设计较高的余肉,使这条棱线尽量晚接触板料。
b.灯口处相对来说拉延深度较浅,接触板料较晚,且腰线在灯口处通过,需要保证成形过程中不能有波纹,要成形充分,避免次应力产生,因此灯口处需要增加余肉。另外灯口处空间小,正修边与侧修边接刀,因此造型还要考虑修边角度与强度及修边的废料排出。
c.翼子板拉延成形过程材料主要是由轮口侧和发动机罩侧向中间流动,因此翼子板上部靠近发动机罩侧凸模轮廓拔模面角度要考虑保证两侧进料均匀,同时要注意拔模面角度太大易造成成形过程起波纹。
d.由于该工艺有6工序,在保险杠处拉延可以只拉制浅壳,外侧稍作余肉处理保证成形充分。
e.A柱一侧工艺造型考虑采用正修边、直翻边、侧翻边的工艺,为减缓翻边缺料的趋势同时增加修边后的刚性,考虑做过拉延处理拉制一个浅壳。产品圆角有一处为变半径,为保证翻边后产品圆角质量,此处不做过拉延处理。图11所示为设计完成的拉延工艺补充造型。
4 后工序设计
后工序涉及难点如下。
a.由于靠近发动机罩一侧形状特殊(见图2),为保证翻边后产品表面及圆角质量,此处考虑采用两次翻边到位,第一次翻边采用带压料的形式;
b.由于第一次翻边带压料,这就造成在二次翻边前需要增加精修边,而鹰嘴处的翻边与发动机罩侧的工艺内容无法在同一工序完成(空间不够),因此导致修边必须在OP30一序完成;
c.保险杠处形状较深如果采用一次翻边成形,则变形太剧烈,易造成产品表面及外观圆角缺陷,因此考虑采用两次成形到产品;
d.灯口处翻边方向不一致,需要正翻边与斜楔翻边接刀,产品外观圆角质量不易保证;
e.A柱区域斜楔翻边与A柱上部斜楔翻边在同一工序完成,结构设计空间小布置困难。
修边方案见图12。尽管整个工艺有6工序,但由于工艺内容复杂,导致修边只能一序完成,图中箭头所指示处废料排出困难,需要采用辅助气缸机构将废料推出。灯口区域处于直修边与斜楔修边交汇处,以往的修边工艺直修边与斜楔修边一般是在灯口内部接刀,修边过程中接刀区域因直修边刀与斜楔修边刀分先后进入导致废料变形严重,极易卡在灯口内无法排出。本工艺方案将接刀点放在鹰嘴的尖处,即使废料变形也是处在灯口区域的外部,废料不易卡住,通过气缸辅助可以顺利排出。
图13所示为翼子板上部靠近发动机罩处带压料的翻边成形方案,该方案优点是成形过程材料流动为非自由状态,成形质量好,可以保证产品表面及外观圆角的质量。缺点是需要增加精修边工序,结构设计复杂。图14所示为保险杠处带压料的翻边成形方案,此处如果不带压料,则产品成过程处于自由状态,最终结果起皱比较严重。
5 CAE分析及冲压工艺优化过程
在我公司,CAE软件对拉延模拟的准确率目前已经达到90%以上。
拉延工艺方案的CAE分析及优化过程如下。图15所示为初始方案的成形性分析结果,产品表面有局部区域变形不充分,变薄率没有达到3%的最低要求,轮口处特征线滑移为8 mm;图16所示为对应的主应变显示云图,图中所指示区域存在明显因变形不充分引起的梯度变化,生产中此类情况就会出现暗坑;为使变形更充分,在发动机罩侧和A柱侧增加拉延筋,为保证产品特征线不发生滑移,轮罩侧也相应增加拉延筋以平衡两侧的进料阻力,同时优化板料形状,分析结果如图17、图18,轮口特征线滑移控制在3 mm以内,主应变显示云图梯度分布均匀,缺陷消除;图19所示为两处最危险点冲击线示意。
全工序工艺方案的CAE分析及优化过程如下。图20所示为保险杠处优化前的分析结果,由于局部修边不是精修边,造成修边线偏差较大,并且局部翻边过程中有轻微破裂现象;图21所示为优化之后的分析结果,优化修边线使修边展开更准确,同时优化带压料翻边成形过程中的压料力,减缓翻边过程破裂的状态。
图22所示为A柱一侧局部优化前的分析结果,由于局部形状复杂,成型过程中材料向中间流动,并且成型过程没有约束,导致形状边缘有起皱的趋势。这一缺陷产生的根源还是在于翻边成型过程缺料,因此为消除起皱的缺陷,在拉延工艺补充增加存料的形状;图23所示为优化之后的分析结果,起皱趋势得到缓解;图24所示为增加存料形状的工艺补充。
整体工艺方案回弹的CAE分析及优化过程如下。图25所示为回弹的分析结果,从图中可以看出鹰嘴处回弹较大;对产品模型进行了改造,改造结果如图26所示,实际的回弹区域比图示的回弹区域要大,但由于此处有产品的特征线穿过,为了不破坏产品特征线的连续性,过渡区到特征线处结束,考虑到过渡区间较小因此将鹰嘴处只向下改造1.3 mm。
根据以往的设计和调试经验,对于保险杠处考虑了3°回弹。
A柱上部及刀把处因分析结果回弹较小,考虑通过优化拉延模型、拉延筋及板料形状改善拉延过程中的应变状态和成形性,以减少残余应力,或者调整翻边镶块合入状态来达到控制回弹变形的目的。图27所示为最终延工艺方案模型。
6 结论
a.冲压工艺设计开始前可以通过Autoform软件Die Designer模块快速设计拉延造型,以验证工艺方案构思的可行性;
b.针对该车型翼子板设计过程中出现的问题给出了解决方案;
c.通过全工序的有限元分析验证了该车型翼子板冲压工艺的可行性。
现在对于顶盖和发动机罩类比较平缓的产品,在整体回弹补偿方面拥有丰富的经验;对于翼子板等形状比较复杂的产品,整体回弹补偿将是今后我们摸索的主要方向。
摘要：通过对新宝来车型翼子板冲压工艺方案进行构思及设计,阐述了翼子板冲压工艺设计中冲击线、滑移线、起皱和回弹等难点问题,并针对难点问题提出解决方案;应用Autoform分析软件对该翼子板工艺方案进行了全工序的CAE分析,根据分析结果对整体工艺方案进行优化,同时验证了方案的可行性,进而确定了最终合理的冲压工艺方案。
冲压工艺优化 第6篇
汽车覆盖件的可成形程度和成形质量主要取决于其模具系统 (凸模、凹模、压边圈、拉深筋等) 和冲压工艺参数 (润滑油、压边力、冲头速度、凸凹模间隙等) [1,2]。实际生产中, 当模具系统的参数已确定时, 则仅能对冲压工艺参数进行调节。由于冲压工艺参数对汽车覆盖件成形质量具有较大影响, 人们对此已展开了大量的研究[3,4,5]。
以有限元为理论基础的金属板材冲压成形CAE分析技术已经在汽车设计制造中得到广泛应用, 通过数值模拟技术可对汽车覆盖件冲压工艺做出定性指导并得出一些有益结论。文献[6]运用Dynaform进行有限元模拟分析了压边力、凹模圆角半径、凸模圆角半径对汽车油箱成形极限的影响。文献[7]利用有限元模拟方法, 研究了压边力、摩擦系数、冲压速度及板料尺寸对汽车后端板加强件成形质量的影响。文献[8]利用自主开发的商品化冲压成形CAE软件研究了汽车外覆盖件表面破裂缺陷产生的原因并进行精确预示。
目前, 汽车覆盖件冲压工艺数值模拟技术尚存在缺乏定量精度等不足, 为获得质量优异的汽车覆盖件, 仍然需要进行反复的试验调整, 而合理的试验设计方法在一定程度上可以减少反复试凑的盲目性, 能以较少的试验次数得到试验范围内较优的工艺组合。
文章以一汽海马汽车有限公司某车型的油箱口盒为例, 采用正交试验进行优化研究, 以提高产品的质量及合格率, 从而降低生产成本。
1 正交试验方案设计
正交试验设计利用数理统计学与正交性原理从大量的试验点中挑选适量的具有代表性、典型性的点, 应用正交表合理安排试验。正交试验设计方法中所选择的试验对每个因素和因素的每个水平都为均匀分配, 此外, 还需保证每个因素的水平以相同的次数出现, 且任何两个因素的搭配出现的次数相同。冲压成形过程中, 板料取决于设计要求, 一般不会改变。调整成形质量的工艺参数多考虑模具几何尺寸、板料尺寸、压边力、润滑和冲压速度等, 文章主要研究压边力、凸凹模间隙及板料尺寸3个因素对成形质量的影响, 根据生产实际情况, 确定为3因素3水平, 如表1所示。
2 冲压工艺实验
油箱口盒形状如图1所示。
板材选取宝山钢铁股份有限公司生产的冷连轧低碳钢板, 其牌号、化学成分及力学性能如表2, 在YQ32-100液压机上进行主要工序冲压的变形实验, 采用PX-7DL超声波测厚仪对冲压件进行厚度测试。
3 实验结果与分析
板料冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性和定形性等, 由于冲压件一旦开裂则成为废品, 所以文章在满足板料不发生破裂的前提下, 将板料冲压成形后的减薄率作为正交试验的评价指标, 其值越小则冲压件成形质量越好。
正交试验结果如表3所示。由表3知, 各因素对油箱口盒冲压件减薄率 (反映开裂趋势) 的影响, 按从大到小的顺序排列为凸凹模间隙>压边力>板材尺寸。
板件拉伸时压应力过大而导致失稳将引起起皱现象的出现, 当皱纹均匀分布在拉伸件的四周时, 起皱原因主要是由于压边力过小而引起, 故只需增加压边力或者通过在压边圈上增加拉延筋加以消除, 而当压边力过大时, 局部减薄率过大, 容易在拉伸件的直壁上开裂, 形成废品。
凸凹模间隙过大时, 拉伸件容易局部失稳而产生起皱现象, 此时应适当调整凸凹模间隙, 以防止起皱产生, 凸凹模间隙过小时, 板料难以流入凹模, 往往导致拉裂的出现。
板料尺寸增大将引起压料面与板料的接触面积增加, 引起材料流动的变化, 有利于减小拉伸件的减薄率, 获得质量良好的制品, 板料尺寸过小时, 板料在冲压过程中迅速进入凹模, 容易导致起皱出现, 增加拉伸件厚度的波动, 从实际应用的角度出发, 在保障拉伸顺利进行的基础上, 应尽可能减少板料尺寸以提高材料利用率。
基于正交试验结果并经上述分析, 选择优化后的油箱口盒冲压件工艺参数为:压边力300KN, 凸凹模间隙0.5mm, 板材尺寸370mm×370mm。在该组工艺参数下油箱口盒冲压件成形质量较好, 结果令人满意。
4 结束语
文章以板料成形压边力、凸凹模间隙和板材尺寸作为可调整工艺参数, 通过正交试验对某汽车油箱口盒冲压件工艺参数进行优化, 以减薄率 (反映开裂趋势) 为评价指标, 得到各参数对成形质量的影响程度为:凸凹模间隙>压边力>板材尺寸, 并分析了各个参数对成形质量的影响规律。在此基础上得到优化后的油箱口盒冲压件工艺参数, 使板料减薄率有一定的减小, 且成形质量较好, 获得了令人满意的结果, 这为提高零件的冲压成形质量, 减少生产成本创造了有利条件。该方法为油箱口盒冲压件冲压工艺参数的调节提供了指导, 具有一定的工程应用价值。
摘要：采用正交试验设计方法综合评估了冲压过程中的压边力、模具间隙和板材尺寸对汽车油箱口盒冲压成形质量的影响, 通过对试验数据的分析, 找到最优的工艺参数组合, 所得结论对汽车油箱口盒冲压工艺的设计具有指导意义。
关键词：汽车油箱口盒,冲压工艺参数,正交试验
参考文献
[1]林忠钦, 李淑慧.车身覆盖件冲压成形仿真[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[2]郑燕平, 闫盖, 何镇罡.冲压工艺参数对成形质量的影响分析[J].热加工工艺, 2012, 42 (23) :146-149.
[3]LAN F, LIN J, CHEN J.An integrated numerical technique in determining blank shape for net shape sheet metal forming[J].Journal of Materials Processing Technology, 2006, 177 (1/3) :72-75.
[4]陈吉清, 王玉超, 兰凤崇.基于正交试验的汽车覆盖件冲压工艺参数优化[J].计算机集成制造系统, 2007, 13 (12) :2433-2440.
[5]魏阿梅, 白振江, 曹彪.浅谈汽车外覆盖件冲压成型关键缺陷以及解决方法[J].装备制造技术, 2014 (3) :68-70, 85.
[6]陆广华, 秦丁益, 张跃, 等.汽车油箱冲压成形有限元分析与研究[J].热加工工艺, 2012, 40 (23) :94-96.
[7]闫盖, 郑燕萍, 张文彦, 等.基于正交试验的板料冲压成形工艺参数优化[J].热加工工艺, 2012, 42 (17) :94-97.
托架冲压工艺及模具设计 第7篇
关键词：复合模,结构特点,弹性装置
1 工艺分析及工艺方案的确定
托架是某通用机械上的一种零件，如图1所示。制件的材料选用优质碳素结构钢08冷轧钢板，厚度为1mm，用冲压方法完成零件加工。
1.1 冲裁工艺分析
该制件形状简单，结构对称，尺寸适中，除孔中心距13mm和孔径4×准6有公差要求外，其余尺寸为IT12级精度。另外考虑到制件的利用率，避免造成大量浪费现象，因此，制件4个孔的公差均为IT9且不允许变形。托架制件的材料选用优质碳素结构钢08冷轧钢板，其力学性能分析见表1。
1.2 弯曲工艺分析
托架制件弯曲部分形状左右对称，因此毛坯受力均衡不产生滑动。该制件的生产采用弯曲、落料、冲孔三道基本工序，生产批量较大，而且弯曲半径大于最小弯曲半径(0.8t=0.8×1=0.8<1mm)，因此可以用冷冲压加工成型。但在加工时，应避免弯曲部分的回弹。
1.3 确定冲压件的最佳工艺方案
根据制件工艺性分析，其基本工序有弯曲、落料、冲孔三种。可用以下3种工艺方案：(1)弯曲-落料-冲孔，采用单工序模生产。(2)弯曲-落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。(3)弯曲-落料-冲孔连续冲压，采用级进模生产。
方案(1)属于单工序冲压，模具结构简单。但需三道工序三套模具(即弯曲模、落料模、冲孔模)，生产效率低，难以满足该制件的批量生产要求。方案(3)只需一套模具，生产效率高，但模具结构复杂且尺寸大，精度不是太高，而且模具制造困难。方案(2)也只需一套模具，在冲床的一次行程中，同一工位上完成这三种冲压工序，使产品一次成型，节省制造成本，生产效率高，精度比级进模高且结构尺寸不是很大。尽管模具结构较方案(1)复杂，但由于制件的几何形状对称，模具制造并不困难。另外，考虑到制件板料容易窜动，为保证制件精度，采用先弯曲、后落料、再冲孔的复合冲裁方法，选择方案(2)。
2 模具结构
2.1 模具工作原理图及立体图
如图2所示为一副弯曲、落料、冲孔倒装复合冲裁模的结构。托架冲裁模的工作原理：冲模开始工作时，上、下模在压力机作用下分开，将条料放在卸料板22上并通过挡料销8定位，待上模在压力机滑块作用下下降时，上模中的弯曲凸模19首先接触条料，继续加压时，弯曲凸模19与凸凹模21开始对条料进行弯曲冲裁，上模继续下降，在即将完成弯曲后凸凹模21的外缘与落料凹模20作用进行落料，同时使橡胶能够承受弯曲力的作用，上模继续下降，由固定在凸模固定板9上的冲头16对冲裁件进行冲孔，废料从凸凹模21中的落料孔中排出。待上模在压力机滑块作用下回升时，打杆15通过上顶杆18下移顶出工件，同时安装在下模座中的下顶杆25在弹簧力的作用下向上顶起，拿出制品，卸料板22及条料又恢复到原来的位置，准备下一冲程的冲裁。图3为模具立体图。
1.下模座2.卸料螺钉3.垫板4.凸凹模固定板5.橡胶6.导柱7.导套8.挡料销9.凸模固定板10.垫板11.内六角螺钉12.上模座13.橡胶14.模柄15.打杆16.冲孔凸模17.定位销18.上顶杆19.弯曲凸模20.落料凹模21.凸凹模22.卸料板23.定位销24.内六角螺钉25.下顶杆26.圆柱螺旋压缩弹簧
2.2 装配要点
(1)按照装配过程安装，先装上模，然后装下模。
(2)上模座、上模垫板、落料凹模和凸模固定板上的销钉孔在调整完凸、凹模间隙均匀后一起配作;同理，下模的销钉孔在下模座、下模垫板和凸、凹模固定板配合后配作。
(3)装卸料板前先把挡料销装入，使其保证过盈配合。
(4)冲孔凸模装在凸模固定板以后，应将冲孔凸模底部高出凸模固定板的部分磨平。
2.3 装配过程
(1)检查零件及组件：检查冲模各零件及组件是否符合图样要求，并检查凸凹模间隙的均匀程度，各辅助零件是否配齐。
(2)装配上模：(a)先把已装上导柱6的导套7装在上模座上，再装模柄(压入式模柄)14，并把模柄端面突出部分磨平;(b)把冲孔凸模16装在固定板9上，然后装上橡胶13及弯曲凸模19(弯曲凸模19已装上上顶杆18)并调节间隙及中心直线度以及磨平端面;(c)最后把上模座12、垫板10、固定板9、落料凹模20装在一起，完成后把销钉17装入定位，螺钉11拧紧。(d)完成后装上打杆15并调整其间隙。
(3)装配下模：上模装配完成后，下模座我们是根据上模座来装的，具体如下：(a)把凸凹模21(凸凹模已装上下顶杆)装入凸凹模固定板4中，磨平底面;(b)把凸凹模固定板4和下模垫板3(垫板3内装入弹簧26)找正位置后一起安装在下模座1上;(c)下模座1、凸凹模固定板4、下模垫板3、橡胶5和卸料板22合在一起配合，间隙调试完毕后打入销钉23并拧紧螺钉24。
(4)整体装配：上模与下模都装配好以后，要进行上模与下模和在一起的整体装配，使导柱可靠的固定在下模座上，弯曲凸模与凸凹模及各刃口间隙均匀，各配合精度达到图纸规定的要求。
不锈钢城轨车辆冲压成型工艺 第8篇
目前轨道交通行业的不锈钢成型工艺主要包括: 折弯成型、拉弯成型、模具拉深成型、辊轧成型等,下面主要介绍折弯成型、拉弯成型和拉深成型3种工艺。
1折弯成型工艺
折弯成型是冲压零件成型中最常用到的一种方法,是将板材、型材或管材等弯成一定曲度和角度, 形成一定零件形状的工序。折弯成型工艺原理如图1所示。
1.1折弯成型展开料的计算
普通薄板不锈钢、不锈铁如0Cr18Ni9等的展开料计算按照加减料厚的方法即可,厚板大于标准圆角半径R的零件展开料按照中性层计算。
SUS30L系列材料的零件展开料计算按照日本的计算标准执行,具体算法如表1所示。薄板大圆弧件按理论计算方法计算。
/mm
1.2折弯成型的缺点及解决方法
受操作人员技术水平的影响,折弯工艺生产出的产品公差较大,一致性较差,尺寸大小不稳定且互换性较差,所以提高操作者的操作能力是提高折弯成型质量的关键因素。零件在折弯时经常出现压痕、拉伤问题,特别是表面件,折弯压痕成了制约料件质量的重大瓶颈,板材越厚,材料越软表现得越突出。由于不锈钢本身特性,与折弯机下胎的摩擦力大,成型特别困难,表面存在拉伤,同时影响折弯胎的使用寿命。所以无压痕折弯是冲压工艺一直在努力实现的一个方向,国外有些厂家是通过圆柱无压痕折弯胎来实现的,但这种折弯胎制作成本高。目前最常用的方法是加工厚板料件时用2件薄的角铁垫在V形槽的两侧,加工薄板件时用8层塑料布垫在下模上面,这样加工出来的零件就可以避免压痕的出现。
2拉弯成型工艺
拉弯成型就是把金属板材、管材和型材弯曲成一定曲率、形状和尺寸的工件的冲压成型工艺。
型材拉弯成型技术是车体钢结构中车顶弯梁、 侧柱等主要结构件生产的关键技术,直接决定这些构件的成型精度和产品质量。但是型材拉弯成型工艺的技术难度大,成型缺陷多,单件成型质量不好控制,从而影响车体车身的制造质量。因此,研究型材的拉弯成型技术,解决拉弯件成型中的各种缺陷问题,对于提高车体拉弯件的成型精度和质量,提高城轨车辆的产品质量和整体制造水平是非常有意义的。不锈钢型材拉弯成型主要追求2个目标: ( 1) 确保制品整体外形轮廓尺寸精度高,也就是回弹量要小; ( 2) 确保弯曲截面畸变小,也就是截面凹陷、 隆起、起皱、扭曲等变形量要小,拉伸面变薄量要小, 更不能出现截面断裂现象。
2.1拉弯成型工艺流程
拉弯成型工艺流程为: 预拉紧→弯曲成型→补拉定形。第1步: 拉伸缸施加预拉力把型材拉伸到屈服极限状态; 第2步: 型材在拉紧状态下通过摇臂的旋转进行弯曲成型; 第3步: 拉伸缸施加补拉力进行定型,补拉过程采用位置控制( 延伸率控制) 方式,如图2所示。预拉伸控制和终拉伸控制能在极小位移变化状态下,监控拉弯力的变化,以保证拉弯件的精度。
2.2拉弯成型工艺模拟研究
在以往的生产过程中,拉弯工艺参数主要是通过操作者生产经验及不断的试错来确定的,此种方法时间长,成本高,而且精度难以控制,最终的工艺参数还需要人工校核才能确定。随着计算机技术的不断革新,特别是CAD/CAE技术的不断发展,拉弯工艺参数可以通过计算机仿真模拟来确定。
目前冲压用的拉弯模拟软件是PS2F。该软件具有拉弯工艺模拟优化、模具设计、坯料计算和自动生成拉弯成型控制程序等功能。利用PS2F软件模拟不锈钢车顶弯梁等件的拉弯,可以直观地看到成型过程中的各项参数变化,通过在软件中修正这些参数即可得到高精度成型的拉弯件,可大大减少传统工艺中的修模次数,节省人力物力,提高生产效率,降低生产成本。图3所示为不锈钢车辆车顶弯梁拉弯过程,图4所示为车顶弯梁拉弯成型的成品。
2.3拉弯成型调修工艺研究
就目前的拉弯成型工艺而言,成型后或多或少都会有一定的缺陷、回弹和扭曲,所以调修工艺成了解决拉弯后成型问题的重要手段,目前的主要调修方法是靠制作调修胎、调修样板和手工木槌调修,角型弯梁调修前的状态为: 中间大圆弧处缝隙为5 mm左右,两端大圆弧处缝隙达7 ~ 8 mm,经过调修后缝隙在0. 5 mm左右,完全达到工艺要求,图5是立柱调修前后状态对比。
2.4影响拉弯成型质量的因素
影响拉弯质量的主要因素包括原料质量、工艺参数、设备性能等,在拉弯生产过程中要对影响质量的各项因素实施控制。其中,选择合适的加工参数是拉弯成型工艺的关键,影响拉弯成型质量的主要工艺参数有拉弯过程中的拉伸力、变形量、模具变化等。拉弯断裂、截面尺寸变形量过大是实际生产过程中首先要考虑的2个拉弯工艺参数。选择拉弯工艺参数的重要依据之一就是要尽量减小弹性恢复量,回弹量的确定以往主要是依靠多年的生产经验及不断的试错来解决,随着计算机辅助技术的发展, 在软件环境下通过修改模具的型面即可调整回弹量。在实际生产过程中,要根据产品要求制订选择标准,分别进行评价,确保原材料各项性能指标能满足生产需要,然后再考虑价格。对型材拉弯生产过程要进行重点控制。工艺文件的编制,应当根据配方配比、混料工艺、挤出工艺等进行合理的规定。
3模具拉深成型工艺
拉深是利用拉深模具将平板毛坯压制成各种开口空心工件的一种成型工艺。用拉深工艺可以制得筒形、阶梯型、球形、锥形、抛物线型等旋转体零件, 图6所示为拉深成型的示意图。
1—压边圈; 2—凸模; 3—毛坯; 4—凹模。
3.1拉深变形过程分析
( 1) 凹模口凸缘部分。这部分材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下,材料发生塑性变形而逐渐进入凹模[1]。
( 2) 凹模圆角部分。这部分材料除了上述区域那样为径向拉应力和切向压应力以外,还承受凹模圆角处的压力、摩擦力和弯曲作用而产生的压应力, 这是一个过渡区。
( 3) 筒壁部分。这部分材料已经成为筒形,材料不会有大的变形。
( 4) 凸模圆角部分。这部分材料承受着凸模圆角作用的径向和切向拉应力。还承受凸模圆角的压力和弯曲作用在厚度方向上的压应力。
( 5) 筒底部分。材料在拉深过程中保持平坦, 不产生大的变形,只是由于凸模拉伸力的作用,材料承受双向拉应力而略为变薄。
3.2废品产生原因和解决措施
拉弯成型工艺废品的产生形式有很多,表2主要分析开裂、起皱和变薄现象。
4结束语
冲压工艺优化 第9篇
针对传统《冲压工艺与模具设计》课程教学中的不足，提出了该课程项目化教学的教学模块和项目设计，介绍了项目化教学的整个实施过程，通过几个学期项目化教学的教学效果总结，为该课程的改革提供了一种新思路。
冲压工艺与模具设计教学改革项目化教学《冲压工艺与模具设计》课程是高职高专模具设计与制造专业学生必修的一门专业核心课。这门课程学习的好坏，直接影响着学生毕业之后的就业去向，同时也是就业后能否胜任岗位的决定性知识之一。现阶段，大多数高职院校在该课程的教学过程中还采用着“老师讲，学生听”的传统教学模式，虽辅以多媒体加视频仿真的教学手段，但是在多媒体泛滥的课堂中仍难激起学生浓厚的学习兴趣。同时，单调的课堂教学也无法模拟将来工作中的真实场景，无法实现课堂与企业之间的无缝衔接。因此，对该课程实施项目化教学的改革势在必行。
一、项目化教学设计
项目化教学强调“以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体”，结合《冲压工艺与模具设计》课程的课程标准，并根据企业的真实工作流程，将本课程的项目化教学分为成了三大模块，其中第一个模块又分为了三个项目，如表1所示。这些项目在内容的选取上主要遵循的思路为：按照由简到难的原则，以非常典型的冲压零件引出项目，引导学生按照实际工作中的顺序来分析问题、解决问题，通过分析冲压零件的工艺来制定合理的工艺方案、确定模具结构并进行一系列的相关计算，查找国家标准手册选择合适的标准件，最后画出模具的装配图和重要零件的零件图，并在三维软件中实现模具的运动仿真。
二、项目化教学实施
项目法教学过程与传统教学过程完全不同，需要教师提前做好大量的准备工作。主要包括：确定项目内容、项目流程、任务要求、任务目标、任务评价等，同时还要设想在教学过程可能发生的情况并时刻准备帮助学生解决困难问题。本文以《冲压工艺与模具设计》课程中的复合模的设计为例来讲解项目式教学过程。
1.分组与选题
项目化教学上课地点选在模具设计室，为方便教学，将学生分为若干小组，每组成员5人左右，每组设组长一名。
分好组后，教师下达任务书，每组同学的零件形状稍有不同，但是同属同一类型模具。同一组内同学零件形状类似，但关键尺寸又各不相同，以保证每个同学的任务都既相似又不完全相同。
2.确定项目计划和工作步骤
学生选好题目后，教师首先讲解一下项目完成的整个流程，同时详细讲解在完成项目过程中会遇到的知识点，让学生带着问题学习，在学习中思考项目的工作计划和步骤。在学生制定项目计划时，教师要根据学生的项目计划提出问题，引导学生进行讨论、思考并完善项目实施方案。
3.计算实施
确定项目实施方案后，学生要结合具体项目进行相关计算，以复合模为例，学生首先分析其结构工艺性，选择采用顺装复合模还是倒装复合模，然后制定出工艺方案，选择合适的排样方法，选择合适的搭边值，根据板材大小设计合理的裁板方法，计算出材料的利用率，计算凸模、凹模以及凸凹模的刃口尺寸，确定压力中心，计算冲裁力的大小，选择合适的压力机，等等。在这些计算和选择过程中，学生会遇到一些问题，教师可以先引导学生分组讨论，尝试自己解决问题。在此阶段，学生应充分发挥自主学习意识，教师通过不断巡查，及时发现学生在计算过程中的问题并给予引导和指正。最后，通过学生设计，教师指正，学生改进并完善这一过程使整个项目的设计更加满足任务要求。
4.总结与评估
当学生将项目设计方案提交给教师后，教师要对学生进行考核和评价。在项目化教学中，更加强调的是学生在整个过程中的表现，教师要对学生学习和工作态度、专业知识学习能力、解决问题能力、创新能力、小组成员互评等进行全方位的评估。考核结束后，教师要对整个项目设计做出点评和总结，指出学生在项目设计中的优缺点和改进方法，为下一个项目的设计做好准备，并通过完成所有课程中所涉及项目后，让学生达到可以胜任社会上相关工作岗位的基本要求。
三、项目化教学实施效果与总结
通过 4个学期的《冲压工艺与模具设计》课程的项目化教学，教师改变了旧时的教学方法，更新了全新的教学理念，适应了教学过程中的新定位和新角色，解决了项目化教学中遇到的新问题和新挑战，提升了教师的教学水平。
同时，学生在项目化教学中由以往的被动学习转为主动学习和有针对性的自主学习，不同以往的学习方式让学生感受到新鲜的同时又倍受压力，而将压力转化为动力的过程中极大的增加了学生的学习热情和学习兴趣，问题的解决也大大增强了学生的自信心，从而对冲压模具设计的知识有了更加全面的理解和记忆。
项目化教学所选项目绝大多数来自于企业中的典型冲压件，通过不同类型零件的项目化教学，让学生的综合职业能力明显提高，为今后步入企业工作打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]肖亚慧.《冲压工艺与模具设计》课程项目化教学改革实践[J].教学与管理，2015，（05）：44-46.
[2]张玉华.基于《冲压工艺与模具设计》课程项目导向教学方案的研究[J].轻工科技，2014，（07）：207-208.
罩盖冲压工艺及模具改进设计 第10篇
关键词：罩盖,复合模,侧冲孔,传动环
引言
离合器是联系传动系统与发动机的关键部件, 负责切断, 并结合动力和传动系统, 保证汽车平稳起步, 换挡平顺, 防止传动系统过载。离合器罩盖是离合器中的一个重要部件, 一般为90°或120°旋转对称的板壳冲压结构, 且通过螺栓与飞轮连接在一起。离合器接合时产生的热量若不及时地散发出去, 将对离合器的工作产生严重影响。因此, 罩盖侧面开孔来散热至关重要。
1 冲压工艺及工艺方案分析
该制件材料为08F, 料厚为1mm, 尺寸精度为IT9~IT10级, 制件如图1所示。该制件拉深高度相对筒身直径较小, 可以一次拉深成形, 侧壁均布三个Φ5.0制件需侧冲, 且底部圆角半径小于1mm。由于拉深变形量不大, 原冲压方案[1]中的复合模采用负间隙拉深整形法, 完成落料、拉深整形与冲底孔工序, 另一副斜楔侧向冲孔模完成侧壁冲孔工序。
本文在原冲压工艺方案的基础上, 通过组合复合模与斜楔侧向冲孔模具, 将侧壁冲孔工序与其他工序复合在一副模具中, 从而减少模具数量, 提高制件孔位精度。
2 改进的模具结构
2.1 模具结构改进设计
模具结构如图2所示, 部分参考了典型的落料、拉深、冲孔复合模结构[2], 凸凹模4承担冲孔凹模与拉深凸模作用, 凸凹模13承担落料凸模与拉深凹模作用。此外, 采用挡料钉 (导料钉) 9定位, 弹性卸料装置 (卸料板21) 卸料、弹性推料装置 (上退料筒12) 与弹性顶料装置 (下退料筒6) 出件。侧向冲孔机构由斜楔11、传力环5及固定在其上的主滑块25、从滑块27及固定在其上的侧冲孔凸模24组成。
1.顶杆;2.下模座;3.轴承;4.凸凹模;5.传力环;6.下退料筒;7.凸凹模固定板;8.落料凹模;9.挡料钉 (导料钉) ;10.卸料螺钉;11.斜楔;12.上退料筒;13.凸凹模;14.冲小孔凸模;15.冲大孔凸模;16.模柄;17.上模座;18.垫板;19.凸模固定板;20.导套;21.卸料板;22.导柱;23.挡块;24.侧冲孔凸模;25.主滑块;26.滑块垫板;27.从滑块
侧冲孔机构的水平运动与拉深成形机构的竖直运动需保证协调, 否则从滑块27驱动侧冲孔凸模24冲孔时, 与凸凹模13可能发生碰撞。因此, 本设计通过三维造型手段, 首先确定从滑块及侧冲孔凸模工作行程, 继而确定传力环的旋转角度约30°, 再确定斜楔的工作行程及凸凹模13的长圆形避让孔的长度。
2.2 侧向冲孔机构设计
侧冲机构如图3所示。为避免与条料干涉, 两根斜楔1采取对称设置做竖直运动, 带动传力环2做圆周运动。三块主滑块3固定在传力环上随动, 并驱动三块从滑块5及做直线运动。传力环上与从滑块上安装轴承, 减小传力环与滑块之间摩擦。从滑块与冲侧孔凸模为组合式结构, 便于侧冲孔凸模更换。从滑块与传力环均有复位弹簧。
1.斜楔;2.传力环;3.主滑块;4.轴承;5.从滑块;6.侧冲孔凸模;7轴承
主滑块3接触面若为斜平面 (如图4所示) , 当传力环2带动其旋转时, 该面与从滑块5上轴承4的接触点及作用方向时刻改变, 分解到侧冲孔凸模6的冲裁工艺力不稳定且可能不足, 影响冲孔效果。主滑块接触面改为非参曲面 (如图5所示) , 当其转动时, 从滑块所受主滑块传递力的方向与大小基本保持一致, 消除受力不稳定的情况, 提高冲裁质量。
3 模具工作原理
带料沿导料钉9送入到模具后由挡料钉9定位后, 上模随着压力机滑块下行。凸凹模13的外刃口与落料凹模8首先冲下圆形拉深坯料。上模继续下移, 坯料在凸凹模13与凸凹模4之间拉深成形后, 由冲小孔凸模14、冲大孔凸模15和凸凹模4的内刃口底部冲孔, 同时侧向冲孔机构完成侧向冲孔加工, 冲孔废料均从凸凹模4中漏出。上模上行过程中, 由上退料筒12与下退料筒6完成出件, 卸料板21完成卸料。至此, 完成一次冲压行程。
4 结语
对比原工艺方案, 本模具将冲裁拉深复合模和侧向冲孔模进一步复合在一副模具中, 减少压力机数量, 节省生产成本, 提高工作效率。改进后的模具减少了装夹次数, 使定位更加准确, 提高了产品的合格率。该冲压工艺方案与模具结构不仅适用于离合器罩盖的生产, 也适用于对其他侧壁多孔的壳体制件进行中小批量冲压生产, 对孔位不规则分布的侧向冲孔模也有借鉴作用。
参考文献
[1]于云程, 胡嘉鑫.离合器罩盖冲压工艺与模具设计的改进[J].模具工业, 2013, 39 (6) :35-37.
[2]王新华.复合模连续模典型结构图册[M].北京:机械工业出版社, 2011.