第二节 汽车车身覆盖件冲压工艺

四、车身覆盖件拉深工艺设计
(一)覆盖件拉深工艺的特点
1)无论覆盖件分块有多大，形状有多复杂，只能在一次拉深中全 部成形。
2)由于覆盖件的形状复杂，往往需要根据经验和拉深实验来试错、
判断、验证产品设计和拉深工艺设计的可行性、可靠性和经济性， 将发现的问题反馈到产品设计和工艺设计中进行修改。 3)覆盖件的拉深不仅要求一定的拉深力，还要求在拉深过程中具 有稳定的、足够的、可调节的压料力(为拉深力的65％～70％)。
需模具套数的成套性两层含义。
表10-8
模具的成套性
三、覆盖件的冲压工序
汽车覆盖件的形状复杂、尺寸大、深度不均匀，因此一般不 可能在一道冲压工序中直接获得，有的需要十几道工序才能获 得，最少的也要三道基本工序：落料、拉深、修边。其他还有 翻边和冲孔等工序。也可根据需要将修边和冲孔合并、修边和 翻边合并。 落料工序是为拉深工序准备板料。拉深工序是覆盖件冲压的 关键工序，覆盖件的绝大部分形状由拉深工序形成。冲孔工序 是加工覆盖件上的工艺孔和装配孔。冲孔工序一般安排在拉深 工序之后，避免孔洞在拉深后变形。修边工序是切除拉深件的 工艺补充部分。翻边工序位于修边工序之后，它使覆盖件边缘 的竖边成形，可作为装配焊接面。 覆盖件按具体工序的内容，称为拉深件、修边件和翻边件等 工序件。
2.双动拉深模的压料
刚性的压料装置多用于双动拉深模上，压料圈固定在压 力机外滑块上，由外滑块驱动。外滑块与内滑块的动作是 相互独立的，在拉深时压料圈位置保持不动，因而其压料 力不随拉深深度的变化而变化，压料力稳定可靠，可达到 拉深力的65％～70％。在进行形状复杂的汽车覆盖件拉深 模调试时，可以针对试冲中出现的问题，通过调节外滑块
二、汽车覆盖件冲模的特点
(1)主模型是覆盖件图样的补充 由于汽车覆盖件多为三维立体曲面形状，单靠一般的图样不能 完全表达其设计要素，通常还应有主模型(或数据、实体模型)来作
为制造和检验的实物依据。
(2)双动拉深 由于汽车覆盖件形状复杂，对于比较复杂的和难度较大的拉深 件，需要采用有较大行程和拉深力及压边力的双动压力机来拉深， 保证良好的拉深件质量，确保冲压、焊装生产工艺的可靠性和稳
臵和变形的要求，保证各处材料变形均匀。
4)需要多个切口时，切口之间应有足够的搭边尺寸。
图10-9 工艺切口
(六)拉深筋
(1)敷设拉深筋的目的 汽车覆盖件的形状变化很大，由于覆盖件不规则的形状造成 各处的进料阻力相差很大。
1)增加进料阻力。
2)使局部进料阻力合理分布。 3)降低对压料面形状及压料力大小的要求。
上直线部分板料流动速度较快，应敷设拉深筋或拉深槛； 浅的部位必须设拉深筋，深的部位可不设拉深筋。 3)为克服起皱，应在凸曲线敷设局部的、较短的拉深筋。 4)拉深筋或拉深槛尽量靠近凹模圆角，但不能影响后续工
序中修边模的强度。
5)在同一位臵应尽量只布臵一条拉深筋，必要时才增至
两条或三条筋,由内向外的高度应依次递减，如图10-12所
2)导板导向常用于中型件的拉源自文库模具的凸模与压料圈的
导向；导板应布臵在凸模外轮廓的直线部分或曲线最平 滑的部分。
3)采用导块导向时，一般将导块设臵在模具对称中心线
上作三面导向；设臵在模具的转角部位时，作为两面导 向。
4)背靠块导向主要用于大型模具的导向。
表10-13
大中型模具导向形式
2.双动拉深模的导向
的调节螺母(有的压力机是通过调节外滑块的压力缸压力)局
部调节压料面上不同部位的压料力的大小，以适应深拉深 成形的需要。
(五)起重零件
由于汽车覆盖件模具一般较重， 有的重达40多t，所以在凸模和凹 模相应位置均设有起重棒或起重 钩，以便在需要开模时作起吊用。
图10-14 闭合式凹模结构的实例
图10-15 通口式凹模结构
2.凸、凹模及压料(边)圈结构尺寸
表10-12 拉深模壁厚尺寸(mm)
图10-16 拉深模结构尺寸参数 K=拉深前毛坯的压料宽度+(40～80)mm
(三)导向零件
1.单动拉深模的导向
1)导柱、导套的导向方式能承受的侧向力有限，故只在 侧向力较小的零件和工序中采用，一般是将导柱放在下 面，导套放在上面。
(四)压料零件
1.单动拉深模的压料
(1)弹簧垫或橡胶垫压料
弹簧垫或橡胶垫结构简单，安装在压力机工 作台或者模具下模座上，冲压拉深时弹簧或橡 胶被压缩，产生的压缩力作为压料力。 (2)气垫或液压垫压料
气垫和液压垫安装在压力机工作台下，利用
压缩空气或液压力通过托杆作用于压料圈上。
1—凹模
图10-18 单动拉深模压料形式 a)弹簧压料形式 b)气垫压料形式 2—压料圈 3—凸模 4—弹簧 5—托杆 6—拉深制件
1)压料面形状应简单化，压料面最好呈水平方向。
2)压料面本身形状不能起皱。
3)压料面应降低成形深度，并且各部分深度应接近一致， 使板料不产生皱折、扭曲等现象。
4)压料面应使板料在拉深成形和修边工序中具有可靠的
定位，并考虑送料和取件的方便性，不在某一方向产生 很大的侧向力。
图10-4 压料面与冲压方向的关系 1一压料圈 2一凹模 3一凸模
图10-6 压料面仰角α与
图10-6 压料面仰角α与 凸模仰角β的关系
图10-7 防止余料的措施
图10-8 底部有反成形形状时的压料面
(五)工艺孔和工艺切口
(1)工艺切口和工艺孔的作用 在覆盖件的中间部位或成双拉深的连接部位，由于在拉 深过程中局部变形太大，得不到外部材料补充而只能从板 料的内部得到补充，往往会导致冲压件的局部拉裂，而拉 裂的部位又往往不可预料，有的裂口甚至延伸到修边线以
4)覆盖件拉深时，常需要在压料面上涂抹特制的润滑脂以减少板
料与凹模和压料圈的摩擦，降低材料内应力，以避免出现破裂和 表面拉毛的现象。
(二)拉深方向的确定
1)保证凸模能顺利进入凹模，能将工件需拉深的部位在 一次拉深中完成，避免“倒钩”的存在。 2)保证凸模开始拉深时与板料的接触处于有利的位置，
接触面积大而靠近中心；凸模表面同时接触坯料的点要
定性。
(3)轮廓尺寸大、结构复杂
由于汽车覆盖件轮廓尺寸大，因此模具比较大，汽车覆盖件 模具的轮廓尺寸是指下模座的长度和宽度之和，一般大于2500 mm(个别达到6000mm)，重十几吨(个别重达40余吨)。 (4)覆盖件模具调整工作量大
覆盖件模具调整分为制造调整和使用调整。
(5)生产、技术准备工作繁重 汽车覆盖件冲模的设计与制造是一项技术密集型的系统工程 (6)覆盖件模具的成套性 覆盖件模具的成套性是指全车模具的成套性和某个覆盖件所
(1)凸模与压料圈导向 凸模与压料圈导向的双动拉深模中，凹模与压料
圈之间一般不导向。
(2)压料圈与凹模导向 对于拉深断面形状复杂、模具型面极易产生侧向 力的双动拉深模，需采用凹模与压料圈导向方式。 (3)凸模、凹模与压料圈同时导向
目前国内外普遍采用压料圈与凸模、凹模都导向
的双动拉深模，保证运动精度。
第二节 汽车车身覆盖件冲压工艺
一、车身覆盖件的特点
(1)形状复杂 大多数覆盖件都是由复杂的三维空间曲面组成，为 了获得空气动力特性好的车身外形，覆盖件应当具有连续的空间
曲面形状且冲压深度不均。
(2)外形尺寸大 为了简化装配工艺，减少零件数，保证车身外表 曲面的连续性和完整性，大多数覆盖件的外形尺寸都比较大，有 些覆盖件如侧围外轮廓尺寸可达2～3m。 (3)表面质量要求高 覆盖件的可见表面不允许有波纹、皱纹、凹 痕、边缘拉痕、擦伤以及其他破坏表面完美的缺陷。 (4)要求足够的刚度 覆盖件是薄壳零件，在汽车行驶时会产生振 动，引起覆盖件的激振。
外，所以必须在工艺补充部分的适当位置预先冲出工艺切
口或工艺孔，使容易拉裂的部位从变形区内部得到材料补
充，克服开裂现象。
(2)工艺切口和工艺孔的布置原则
1)必须分布在工艺补充部分上，设臵在修边线之外， 在修边冲孔时将它们冲掉，如图10-9所示。 2)工艺孔一般在拉深前的落料冲孔工序中完成。 3)切口或冲孔的数量、大小和形状，要根据所处位
零件的毛坯采用铸造件。模具零件的
形状和主要结构尺寸，要按拉深件和
压力机的型式和规格进行设计。
(二)拉深模的工作零件
1.拉深凸、凹模结构
(1)拉深凸模结构
汽车覆盖件单动拉深模的凸模固定于上 模板上，上模板再与上滑块或工作台联接。 (2)拉深凹模结构 凹模的主要作用是形成凹模压料面和凹 模拉深圆角。
1)闭合式凹模结构。 2)通口式凹模结构。
(2)拉深筋的形状 拉深筋的形状尺寸应根据实际要求的进料阻力大小来决定， 一般情况其剖面为半圆弧形状，装在压料圈上，如图10-10所 示。
图10-11 拉深槛
图10-11 拉深槛
(3)敷设拉深筋的基本原则
1)拉深深度浅的应敷设可增加刚性的拉深筋或拉深槛，如 表10-10、表10-11所示。
2)为控制深度相差较大的覆盖件拉深模的进料阻力，原则
多而分散，并尽可能分布均匀以防坯料窜动；凸模两侧 的包容角尽可能接近，使由两侧进入凹模的料均匀。 3)尽量减小拉深深度，使压料面各部位拉深深度均匀、 适当。
4)拉入角尽量相等，工艺补充部分少。
(三)工艺补充部分
1.工艺补充部分应考虑的因素
1)拉深时的进料条件。
2)压料面的形状和位臵。
3)修边线的位臵和修边方式。
2.工艺补充部分的种类
图10-3 工艺补充部分的种类 a)修边线在拉深件压料面上，垂直修边，压料面就是覆盖件本身的凸缘面，A＝2 5mm b)修边线在拉深件底面上，垂直修边B＝3～5mm，C＝10～20mm，D＝4 0～50mm =3～10mm =3～10mm；c)修边线在拉深件翻边展开的斜面上， 垂直修边，α≮40°，β＝6°～10°，E＝3～5mm =3～5mm，C＝10～20mm， D＝40～50mm d)修边线在拉深件的斜面上，垂直修边，F≮12mm，β＝6°～12 =3～10mm，C＝10～20mm e)修边线在拉深件的侧壁上，水平修边或倾 斜修边C≮12mm =4～10t，D＝40～50mm
示。
表10-10
拉深筋的布置原则
表10-11 按凹模口形状布置拉深筋的方法(α＝8°～12°)
图10-13 在双动压力机上的拉深模结构示意图 1—凹模 2—压料圈 3—拉深筋 4—导向板 5—凸模 固定座 6—凸模 7—顶件器
五、拉深模
(一)拉深模的典型结构特点
覆盖件拉深模的特点是体积尺寸 大、质量大、形状结构复杂，其主要
表10-9 工艺补充部分各部分的作用及尺寸
表10-9 工艺补充部分各部分的作用及尺寸
(四)压料面
(1)压料面的作用与对拉深成形的影响 压料面是指凹模上表面与压料圈下表面起压料作用的那一部 分表面，其位置在凹模圆角部分以外。 (2)压料面设计原则
如上所述，压料面有两种情况：一种是压料面的一部分就是 拉深件的法兰面；另一种情况是压料面全部属于工艺补充部分。