冲压工艺详细介绍

冲压工艺与模具

冲压技术发展

冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。

20世纪初，研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹。但对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限，远不能满足汽车工业的需求。

60年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑。

80年代有限元方法及CAD技术开始发展。

90年代汽车冲压技术真正进入了分析阶段（数值模拟仿真及计算机应用技术在冲压领域得以迅速发展并走向实用化）

冲压工艺

冲压工艺设计是冲压与模具的核心技术，是衡量冲压技术的标志，是冲压成功的关键。

冲压工艺根据通用的分类方法,可将冲压的基本工序分为材料的分离和成形两大类,每一类中又包括许多不同的工序。

分离工序：

成形工序

冲压模具工序及略语：

冲压工艺设计主要任务：

一是完成拉延件的设计

二是完成DL图（die Layout）的设计

DL图（模具工艺构件图）内容：

设定冲压工序的性质、工序数目、工序顺序和工序内容设定各工序的冲压方向和送料方向

设定工艺排样和材料利用率

设定冲压设备、生产方式及流程

设计DL图、工艺卡和工艺指导书

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、回弹变形的预测控制、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

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

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；

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。

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。

(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。

图2 工艺孔和工艺切口

拉延切角、工艺切口

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.