汽车覆盖件成型工艺

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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（图6.0.1）。由于覆盖件的结构尺寸较大，所以也称为大型覆盖件。除汽车外，拖拉机、摩托车、部分燃气灶面等也有覆盖件。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。所以覆盖件在冲压工艺制定、冲模设计和模具制造上难度都较大，并具有其独自的特点。



a)



b)

图6.0.1轿车覆盖件图

a) 轿车覆盖件组合图 b)轿车部分覆盖件分解图
　　汽车覆盖件冲压成形工艺相对一般零件的冲压工艺更复杂,所需要考虑的问题也更多,一般需要多道冲压工序才能完成。常用的主要冲压工序有:落料、拉深、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。其中最关键的工序是拉深工序。在拉深工序中，毛坯变形复杂，其成形性质已不是简单的拉深成形，而是拉深与胀形同时存在的复合成形。然而，拉深成形受到多方面因素的影响，仅按覆盖件零件本身的形状尺寸设计工艺不能实现拉深成形，必须在此基础上进行工艺补充形成合理的压料面形状、选择合理的拉深方向、合理的毛坯形状和尺寸、冲压工艺参数等。因为工艺补充量、压料面形状的确定、冲压方向的选择直接关系到拉深件的质量,甚至关系到冲压拉深成形的成败.可以称为是汽车覆盖件冲压成形的核心技术,标志着冲压成形工艺设计的水平。如果拉深件设计不好或冲压工艺设计不合理，就会在拉深过程中出现冲压件的破裂、起皱、折叠、面畸变等质量问题。
　　在制定冲压工艺流程时，要根据具体冲压零件的各项质量要求来考虑工序的安排，以最合理的工序分工保证零件质量，如把最优先保证的质量项的相关工序安排到最后一道工序。同时必须考虑到复合工序在模具设计时实现的可能性与难易程度。
6.1覆盖件的结构特征与成形特点
6.1.1覆盖件的结构特征
　　从总体上来说，汽车覆盖件的总体结构特点，决定了其冲压成形过程中的变形特点，但实际上，由于其结构复杂,难以从整体上进行变形特点分析。因此，为能够比较科学地分析判断汽车覆盖件的变形特点，生产出高质量的冲压件，必须以现有的冲压成形理论为基础，对这类零件的结构组成进行分析，把一个汽车覆盖件的形状看成是由若干个“基本形状”(或其一部分)组成的。这些“基本形状”有：直壁轴对称形状(包括变异的直壁椭圆形状)、曲面轴对称形状、圆锥体形状及盒形形状等。而每种基本形状都可分解成由法兰形状、轮廓形状、侧壁形状、底部形状组成，图6.1.1。因为这些基本形状的零件冲压变形特点、主要冲压工艺参数的确定已经基本可以定量化计算，各种因素对冲压成形的影响已基本明确。通过对基本形状的零件冲压变形特点的分析，并考虑各基本形状之间的相互影响，就能够分析出覆盖件的主要变形特点，判断出各部位的变形难点。
6.1.2覆盖件的成形特点
　　覆盖件的一般拉深过程如图6.1.2所示，包括：（a）坯料放入，坯料因其自重作用有一定程度的向下弯曲；（b）通过压边装置压边，同时压制拉深筋；（c）凸模下降，板料与凸模接触，随着接触区域的扩大，板料逐步与凸模贴合；（d）凸模继续下移，材料不断被拉入模具型腔，并使侧壁成形；（e）凸、凹模合模，材料被压成模具型腔形状；（f）继续加压使工件定型，凸模到达下止点；（g）卸载。由于覆盖件有形状复杂、表面质量要求高等特点，与普通冲压加工相比有如下成形特点：
   
(a)　　　　　　　　　　(b)　　　　　　　　　　 (c)　　　　　　　　　　 (d)
图6.1.1 覆盖件的基本形状
(a)法兰形状；(b) 轮廓形状；(c) 侧壁形状；(d) 底部形状

图6.1.2 覆盖件拉深过程示意图
) 坯料放入； ) 压边； ) 板料与凸模接触； ) 材料拉入；
) 压型； ) 下止点； ) 卸载

（1）汽车覆盖件冲压成形时，内部的毛坯不是同时贴模，而是随着冲压过程的进行而逐步贴模。这种逐步贴模过程,使毛坯保持塑性变形所需的成形力不断变化；毛坯各部位板面内的主应力方向与大小、板平面内两主应力之比等受力情况不断变化；毛坯(特别是内部毛坯)产生变形的主应变方向与大小、板平面内两主应变之比等变形情况也随之不断地变化；即：毛坯在整个冲压过程中的变形路径不是一成不变的,而是变路径的。
（2）成形工序多。覆盖件的冲压工序一般要4～6道工序，多的有近10多道工序。要获得一个合格的覆盖件，通常要经过下料、拉深、修边（或有冲孔）、翻边（或有冲孔）、冲孔等工序才能完成。拉深、修边和翻边是最基本的三道工序。
（3）覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次拉深成形。
（4）由于覆盖件多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件，拉深时变形不均匀，主要成形障碍是起皱和拉裂。为此，常采用加工艺补充面和拉深筋等控制变形的措施。
（5）对大型覆盖件拉深，需要较大和较稳定的压边力。所以，广泛采用双动压力机。
（6）材料多采用如08钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面质量好、尺寸精度高。
（7）制定覆盖件的拉深工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和主模型为依据。覆盖件图样是在主图样板的基础上绘制的，在覆盖件图样上只能标注一些主要尺寸，以满足与相邻的覆盖件的装配尺寸要求和外形的协调一致，尺寸一般以覆盖件的内表面为基准来标注。主模型是根据定型后的主图板、主样板及覆盖件图样为依据制作的尺寸比例为1：1的汽车外形的模型。它是模具、焊装夹具和检验夹具制造的标准，常用木材和玻璃钢制作。主模型是覆盖件图必要的补充，只有主模型才能真正表示覆盖件的信息。由于CAD/CAM技术的推广应用，主模型正在被计算机虚拟实体模型所代替。传统的由油泥模型到主模型的汽车设计过程，正在被概念设计、参数化设计等现代设计方法所取代，因而从根本上改变了设计制造过程，大大提高了设计与制造周期，提高了制造精度。
6.1.3覆盖件的成形分类
　　由于汽车覆盖件的形状多样性和成形复杂性,对汽车覆盖件冲压成形进行科学分类就显得十分重要。汽车覆盖件的冲压成形以变形材料不发生破裂为前提,一个覆盖件成形时,各部位材料的变形方式和大小不尽相同,但通过试验方法定量地找出局部变形最大的部位,并确定出此部位材料的变形特点,归属哪种变形方式,对应于哪些主要成形参数,其参数值范围多大,这样在冲压成形工艺设计和选材时,只要注意满足变形最大部位的成形参数要求,就可以有效地防止废品产生。同时,有了不同成形方式所要求的成形参数指标大小和范围,薄板冶金生产者就能够有目的地采取相应的冶金工艺措施,保证材料的某一、二个成形参数指标达到要求,从而能实现材料的对路供应,使材料的变形潜力得到最大程度的发挥,而又毋需一味地要求材料的各项力学性能都达到最高级别。
　　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。
6.1.4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，因而决定了覆盖件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。
　　另外覆盖件成形时,同一零件上往往兼有多种变形性质,例如直边部分属弯曲变形,周边的圆角部分为拉深,内凹弯边属翻边,内部窗框以及凸、凹形状的窝和埂则为拉胀成形。不同部位上产生起皱的原因及防止方法也各不相同。同时，由于各部分变形的相互牵制,覆盖件成形时材料被拉裂的倾向更为严重。
1.覆盖件成形时的起皱及防皱措施
　　在图 6.1.2所示覆盖件的拉深过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面内就会产生切向压应力，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。
　　薄板失稳起皱其实质是由板面内的压应力引起的。但是，产生失稳起皱的原因的直观表现形式是多种多样的， 常见的拉深变形起皱有:圆角凸缘上的拉深起皱、直边凸缘上的诱导皱纹、斜壁上的内皱等。解决的办法是增加工艺补充材料或设置拉深筋。
　　除材料的性能因素外，各种拉深条件对失稳起皱有如下影响：①拉深时板料的曲率半径越小越容易引起压应力，越容易起皱；②凸模与板料的初始接触位置越靠近板料的中央部位，引起的压应力越小，产生起皱的危险性就越小；③从凸模与板料开始接触到板料全面贴合凸模，贴模量越大，越容易发生起皱，且起皱越不容易消除；④拉深的深度越深，越容易起皱；⑤板料与凸模的接触面越大，压应力越靠近模具刃口或凸模与板料的接触区域，由于接触对材料流动的约束，所以随着拉深成形的进行而使接触面增大，对起皱的产生和发展的抑制作用将增加。
生产实际中，可结合覆盖件的几何形状、精度要求和成形特点等情况，根据失稳起皱的力学机理以及拉深条件对失稳起皱的影响等因素，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防皱措施。对于形状比较简单变形比较容易的零件，或零件的相对厚度较大的零件，采用平面压边装置即可防止起皱。对形状复杂变形比较困难的零件，则要通过设置合理的工艺补充面和拉深筋等方法才能防止起皱。
2.覆盖件成形时的开裂及防裂措施
　　覆盖件成形时的开裂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。开裂主要发生在圆角部位、压窝和窗框四角凸模圆角处厚度变薄较大的部位。同时，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。也有由于拉深阻力过大、凹模圆角过小或凸模与凹模间隙过小等原因造成的整圈破裂。
　　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。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应浅一些、各处深度均匀一些、形状尽量简单且变化尽量平缓一些等。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（图6.1.3）等。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。
对防皱和防裂措施所涉及的一些内容，将在后面的工艺和模具设计内容中介绍。

图6.1.3工艺孔和工艺切口


6.2 覆盖件冲压成形工艺设计

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图都看不见呀

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预防拉裂还有涂润滑油等措施

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好东西，希望大家有好东西拿出来共享

lingduyanyang

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zhangzhizhen

是啊，看不到图片啊

haimayuxf

讲解得很到位！值得一看！

酸菜缸

根本看不到图片嘛!呵呵!

神的嘱托

很好
学习下

xiaoshiniudao

长见识了！！