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汽车车身制造工艺全过程

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晴天 发表于 2014-12-12 22:29:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
  第一章 冲压工艺概论

   1、冲压工艺概念:冲压工艺是一种先进的金属加工工艺方法,它是建立在金属塑性变型的基础上,在常温条件下利用模具和冲压设备对板料施加压力,使板料产生塑性变型或分离,从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。


  2、冲压三要素:板料、模具、冲压设备。


  3、冲压工艺特点:


     1.生产效率高,操作简便,便于实现机械化与自动化。


     2.冲压加工零件的尺寸精度是由模具保证的,一般不需要再进行机械切削加工,所以质量稳定,具有较高的尺寸精度


     3.冲压工艺能制造出其他金属加工方法所不能或难加工的,形状复杂的零件,应用广泛


     4.冲压加工一般不需加热毛胚,也不像切削加工那样需要切除大量金属,所以它不但节能,而且材料利用率高。冲压加工能获得强度高、刚度大且质量轻的零件,适合进行汽车车身零件的加工。


     5.冲压所用原材料多为轧制板料或带料,在冲压过程中材料表面一般不会被破坏,所以表面质量较好,为后续表面处理工序提供了方便条件


     6.冲压件有较好的互换性。


      4、冲压工序分类:


     1、分离工序:使冲压件或毛胚在冲压过程中沿一定的轮廓分离,同时冲压 零件的分离断面要满足一定的断面质量要求。


     2、成形工序:板料在不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形,获得所需求的形状和尺寸的零件。


    5、冲压工序四个基本工序:


     冲载(包括冲孔、落料、修边、剖切)弯曲、拉伸、局部成形  


   6、冲压加工对材料性能的要求:


    1、冲载加工 用于冲载加工的材料,应具有足够的塑性和较低的硬件,这有利于提高冲载件的断面质量和尺寸精度。


    2、弯曲加工 用于弯曲成形的材料,要求具有足够的塑性、较低的屈服强度和较高的弹性模量。


    3、拉伸加工
         用于拉深成形的材料,要求具有高的塑性、低的屈服点和大的厚向异性系数,而硬度高的材料则难于进行拉深成形。


7、塑性变形体积不变定律:塑性变形时物体主要发生形状的改变,而体积的变化很小,可以忽略不计


8、屈斯加屈服准则:任意应力状态下,只要最大剪应力达到某临界值,材料就屈服  


9、米塞斯修正:某点的等效应力达到某临界值,材料就开始屈服。  


10、冲压成形性能:板料对冲压成形工艺(各种冲压加工方法)的适应能力,包括抗破裂性、贴模性、定形性   


11、板料成形失稳现象:


1.拉伸失稳


     即板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂2.压缩失稳 即板料在压应力作用下出现起皱  


12、成形极限图:


     用来表示金属薄板在变形过程中,在板平面内的连个主应变的联合作用下,某一区域发生减薄时,可以获得的最大应变量。应用:


     1.在模具的调试中解决零件局部的拉裂问题


      2.合理选用材料


     3.提高复杂压件的成形质量  


13、力学性能指标对冲压性能影响:


     1、屈服极限:趋向小的时候,变形抗力小,不易起皱,回弹小,贴模性、定形性好


    2、屈强比:趋向小的时候,易产生塑形变形,不易破裂,提高拉伸极限


    3、延伸率:总延伸率是拉断时的延伸率;均匀延伸率:局部集中变形,越高越好。屈服<=X<=强度


    4、硬化指数:趋向大的时候,冲压成形性能好


    5、厚向异性系数:趋向大的时候,板材抵抗变薄的能力越强


    6、板平面各向异性系数:小点好


14、板料的尺寸精度和表面质量对冲压性能的影响:板料的尺寸精度对冲压性能影响最大的是板料的厚度公差。


15、对板料的表面状况有如下要求a表面光洁 b表面平整 c表面无锈  


16、冲压用钢板的类型:按刚得品质分,普通碳素钢、优质碳素结构钢、低合金高强度钢板。  


第二章  冲裁工艺


1、冲裁:利用冲裁模在压力机上使板料一部分与另一部分分离的冲压分离工序.它包括冲孔、落料、修边、切口等多种冲压分离工序 落料:从板料上冲下所需形状的零件或毛坯.冲孔:在工件上冲击出所需形状的孔.


2、冲裁断面的三个特征区:圆角带,光亮带,断裂带.  塑性好的材料,光亮带大,断裂带小,圆角带、光亮带三部分在冲裁件断面上必然存在。


3、增加光亮带高度的关键:是延长塑性变形阶段,推迟裂纹产生,这可以通过增加金属的塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。


4、提高断面的光洁度和尺寸的精度可以采取的措施:增加光亮带,修正工序


5、冲裁间隙:间隙是指凸,凹模刃口工作部分尺寸之差。   


6、冲裁间隙的影响指凸在冲裁工作中,间隙的大小、均匀程度和偏差等对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲模使用寿命和冲裁力均有不同程度的影响。  


7、对冲裁件质量: 分为间隙过小、间隙合适、间隙过大三种情况,另有间隙不均匀:晓得一边形成光亮带,大的一面形成很大的塌角。间隙过小:上下两面裂纹不重合,隔着一定的距离,互相平行,最后在基建形成毛刺和层片,并产生两个光亮带;间隙合适:裂纹重合,断面光洁,略带斜度.。间隙过大:对于薄料会使材料拉入间隙中,形成拉长的毛刺,对于厚料则形成很大的塌角.  


8、对冲裁件尺寸精度:间隙小时:落料制件尺寸大于凹模口尺寸,冲孔尺寸回小于凸模尺寸.;间隙大时:落料制件尺寸小于凹模口尺寸,冲孔尺寸回大于凸模尺寸.  


9、对冲模寿命影响:大或小(磨损加剧)都减寿命


10、对冲裁时各种力的影响:大力小反之  1


1、刃口尺寸确定原则(5点):


1、落料凹模设计基准;冲孔凸模设计基准


2、磨损规律:凹模趋于落料件做小极限尺寸,凸模趋于冲孔件最大极限尺寸


3、凸凹模保证合理间隙  间隙由基准件以外的件尺寸获得


4、凸凹模的制造公差与冲裁件尺寸精度适合5考虑模具制造的特点  


12、刃口尺寸确定方法:


1.凸凹模分别加工:


把模具的制造公差控制在间隙的变动范围内,是模具制造难度增加。主要用于冲裁件的形状简单、间隙较大、精度较低的模具或用线切割等精密设备加工凹凸模的模具。


2.凸凹配合别加工:


落料件选择凹模为基准模,冲孔件选择凸模为基准模。


13、凸凹配合模加工:料件选择凹模为基准模,冲孔件选择凸模为基准模。在作为基准模的零件图上标注尺寸和公差,然后在技术条件上注明按基准模的实际尺寸配作,保证间隙在Zmin~Zmax之间。  


14、采用弹性卸料装置和下出件模具时:F总=F平(F斜)+F卸+F推   采用弹性卸料装置和上出件模具时:F总=F平(F斜)+F卸+F顶   采用刚性卸料装置和下出件模具时:F总=F平(F斜)+F推  


15、公称压力:指压力机曲柄旋转到离下止点前某一特定角度(称为公称压力角,约等于20°-30°)时,滑块上所容许的最大工作压力。


16、确定冲压工艺方案:


方案一,先落料,后冲孔,采用单工序模生产(特点:模具结构简单,但两道工序,两副模具,生产效率低,且制作精度低,很难满足生产量和精度要求);


方案二,落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产(特点:只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证,且生产力也能满足需求,尽管结构复杂,但零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难);


方案三,冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产(特点:只需一副模具,但冲压区精度稍差,要保证工件的形位精度需要在模具上定位,故模具制造安装较复合模复杂)  


17、冲裁工序确定冲模结构:


1.根据生产批量确定


2.根据冲裁件尺寸和精度等级确定


3.根据冲裁件尺寸和形状适应性确定


4.根据模具制造安装调整难易和成本的高低确定


5.根据操作是否方便与安全确定


18、级进冲裁顺序安排的确定:


1.先冲孔或冲缺口,最后落料或切断,将冲裁件与条料分离


2.采用定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行,以便控制重要进距  


19、多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排:


1.先落料使坯料与条料分离,再冲孔或冲缺口


2.冲裁大小不同,相距较近的孔时,为减少孔变形,应先冲大孔后冲小孔


20、对冲模的要求  1.冲模应有足够的强度、刚度和相应的形状尺寸精度;


2.冲模的主要零件应该有足够的耐磨性及使用寿命;


3.冲模的结构应该确保操作安全、方便、便于管理与维修;  


4.冲模应有使材料顺利送进、工件方便取出、定位可靠的装置,以保住生产的工件质量稳定;


5.为使冲模上下运动准确,需要有导向装置;


6.冲模的加工和装配应尽可能简单,尽量采用标准件、通用件,缩短模具的制造周期,降低成本;


7.冲模的工作依赖压力机的运动和能力,冲模的结构应与压力机的主要技术参数相适应。


8.冲模应具有与压力机连接的部件,有搬运吊装部位,以适应安装和管理的需要。


  第三章 弯曲工艺


一、就应力而言,宽板弯曲是立体的,窄板弯曲是平面的,就应变而言,窄板弯曲是立体的,宽板弯曲是平面的  


二、最小相对弯曲半径的概念:在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下,弯曲件的表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值,用rmin/d表示,该值越小,板件弯曲的性能越好。  


三、影响最小弯曲半径的因素:


a材料的力学性能


b工件的弯曲中心角


c板料的表面质量与剪切断面质量


d板料宽度的影响


e板料的方向性


1、弯曲:将板料、毛柸、棒料、管材和型材弯成具有一定曲率,一定角度和形状的冲压成形工序称之为弯曲。 毛坯的长度:根据应变中性层的定义,毛坯的长度等于中性层的长度。应变中性层位置用曲率半径p表示P=r+xt


2、应变中性层:内外区之间有一层金属,其纤维尺度变形前后保持不变。外区(近凹模)拉伸,内区(近凸模)压缩


3、回弹现象:(精简)弯曲件的形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反的变化。回弹现象引起弯曲件形状和尺寸大小改变  


4、弯曲件回弹现象的理论分析:(复杂)在板料塑性弯曲时,总是伴随着弹性变形,所以当弯曲件从模具里取出后,中性层附近纯弹性变形以内、外侧区域总变形中弹性变形部分的恢复,使其弯曲的形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反的变化,这种现象称之为弯曲件的回弹。弹性恢复方向相反,即外区缩短,内区伸长。


5、弯曲件质量问题:回弹、弯裂、偏移  


6、影响回弹的因素:


1材料的机械性能(材料的某项数值越大,弯曲回量也越大。材料的应变硬化指数n值越小,弯曲回弹量也越大)


2相对弯曲半径r/t(当相对弯曲半径r/t减小时,回弹量的变化a相应减少)


3弯曲零件的形状(弯曲零件的形状越复杂,相互制约作用越大)


4模具间隙,间隙大,回弹大。(U形弯曲模的凸、凹模间隙越大,卸载后零件的回弹也越大)


5弯曲校正力,越大,回弹越小。(弯曲校正力越大,卸载后零件的回弹量越小)


6弯曲方式


a无底凹模 自由弯曲 大回弹


b有底凹模校正弯曲 小回弹(板料在无底凹模中弯曲时,卸载后零件的弯曲回弹量较大,板料在有底凹模中弯曲,弯曲回弹量小)  


7、减少回弹措施:


1.选用合适材料及改进零件局部结构2


.从工艺上采取措施:


a采用热处理工艺


b增加校正工艺


c采用拉弯工艺


3.从模具结构采取措施:


a补偿法


b校正法


c纵向加压法


d采用聚氨酯弯曲模


8、弯裂现象和弯曲成形极限  薄板弯曲时,弯曲变形区的外层纤维受到最大拉伸变形,随着相对弯曲半径r/t,的减小,弯曲变形程度逐渐增大,外层纤维的最大拉伸变形也不断增大。当r/t减小到使外层纤维的拉伸变形超过材料的允许变形程度时,外层纤维将出现拉裂现象。此时弯曲变形达到极限的状态。  


9、弯曲偏移现象的产生:板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时,会受到凹模圆角处摩擦阻力的作用。当板料各边所受的摩擦阻力不等时,有可能使毛坯在弯曲过程中沿工件长度方向产生移动,使工件两直边的高度不符合图样的要求,这种现象成为偏移。 10防止偏移的措施:  


1.拟定工艺方案时,可将弯曲件不对称形状组合成对称形状,然后再切开  


2.在模具设计时采用压料装置  3.要设计合理的定位板(外形定位)或定位销
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