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汽車(chē)覆蓋件形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高。用最少的模具成本、最少的設(shè)備臺(tái)時(shí)加工出高質(zhì)量的沖壓件，需要編制合理精益的工藝方案，是對(duì)工藝人員的高要求。

汽車(chē)覆蓋件的特點(diǎn)和要求

汽車(chē)覆蓋件（以下簡(jiǎn)稱覆蓋件）是指構(gòu)成汽車(chē)車(chē)身或駕駛室、覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部零件。轎車(chē)的車(chē)前板和車(chē)身、載重車(chē)的車(chē)前板和駕駛室等都是由覆蓋件和一般沖壓件構(gòu)成的。

覆蓋件組裝后構(gòu)成了車(chē)身或駕駛室的全部外部和內(nèi)部形狀，它既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。覆蓋件的制造是汽車(chē)車(chē)身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1. 覆蓋件的分類

按功能和部位分類，可分為外部覆蓋件、內(nèi)部覆蓋件和骨架類覆蓋件三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質(zhì)量有特殊要求，內(nèi)部覆蓋件的形狀往往更復(fù)雜。

按工藝特征分類如下：

1）對(duì)稱于一個(gè)平面的覆蓋件。諸如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前圍板、后圍板、散熱器罩和水箱罩等。這類覆蓋件又可分為深度淺呈凹形彎曲形狀的、深度均勻形狀比較復(fù)雜的、深度相差大形狀復(fù)雜的和深度深的幾種。

2）不對(duì)稱的覆蓋件。諸如車(chē)門(mén)的內(nèi)、外板，翼子板，側(cè)圍板等。這類覆蓋件又可分為深度淺度比較平坦的、深度均勻形狀較復(fù)雜的和深度深的幾種。

3）可以成雙沖壓的覆蓋件。所謂成雙沖壓既指左右件組成一個(gè)便于成型的封閉件，也指切開(kāi)后變成兩件的半封閉型的覆蓋件。

4）具有凸緣平面的覆蓋件。如車(chē)門(mén)內(nèi)板，其凸緣面可直接選作壓料面。

5）壓彎成型的覆蓋件。

以上各類覆蓋件的工藝方案各有不同，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)亦有很大差別。

2. 覆蓋件的特點(diǎn)和要求

同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。因此，在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來(lái)，作為一各特殊的類別加以研究和分析。

覆蓋件的特點(diǎn)決定了它的特殊要求。

1）表面質(zhì)量

覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過(guò)渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊。總之覆蓋件不僅要滿足結(jié)構(gòu)上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。

2）尺寸形狀

覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很難在覆蓋件圖上完整準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)，因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來(lái)描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據(jù)，覆蓋件圖上標(biāo)注出來(lái)的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過(guò)渡尺寸等，都應(yīng)和主模型一致，圖面上無(wú)法標(biāo)注的尺寸要依賴主模型量取，從這個(gè)意義上看，主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充。

3）剛性

覆蓋件拉延成型時(shí)，由于其塑性變形的不均勻性，往往會(huì)使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲，用這樣零件裝車(chē)，汽車(chē)在高速行駛時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，造成覆蓋件早期破壞，因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位聲音的異同，另一是用手按看其是否發(fā)生松馳和鼓動(dòng)現(xiàn)象。

4） 工藝性

覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關(guān)鍵是拉延工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法，為了創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，通常將翻邊展開(kāi)，窗口補(bǔ)滿，再加添上工藝補(bǔ)充部分，構(gòu)成一個(gè)拉延件。

工藝補(bǔ)充是拉延件不可缺少的組成部分，它既是實(shí)現(xiàn)拉延的條件，又是增加變形程度獲得剛性零件 的必要補(bǔ)充。工藝補(bǔ)充的多少取決于覆蓋件的形狀和尺寸，也和材料的的性能有關(guān)，形狀復(fù)雜的深拉延件，要使用08ZF鋼板。工藝補(bǔ)充的多余料需要在以后工序中去除。

拉延工序以后的工藝性，僅僅是確定工序次數(shù)和安排工序順序的問(wèn)題。工藝性好可以減少工序次數(shù)，進(jìn)行必要的工序合并。審查后續(xù)工序的工藝性要注意定位基準(zhǔn)的一致性或定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，前道工序?yàn)楹罄m(xù)工序創(chuàng)造必要的條件，后道工序要注意和前道工序銜接好。

覆蓋件模具

1. 覆蓋件沖模

1）拉延模

拉延模是保證制成合格覆蓋件最主要的裝備。其作用是將平板狀毛料經(jīng)過(guò)拉延工序使之成型為立體空間工件。

拉延模有正裝和倒裝兩種型式。正裝拉延模和凸模和壓料圈在上，凹模在下，它使用雙動(dòng)壓力機(jī)，凸模安裝在內(nèi)滑塊上，壓料圈安裝在外滑塊上，成型時(shí)外滑塊首先下行，壓料圈將毛料緊緊壓在凹模面上，然后內(nèi)滑塊下行，凸模將毛料引伸到凹模腔內(nèi)，毛料在凸模、凹模和壓料圈的作用下進(jìn)行大塑性變形。倒裝拉延模的凸模和壓料圈在下，凹模在上，它使用單動(dòng)壓力機(jī)，凸模直接裝在下工作臺(tái)上，壓料圈則使用壓力機(jī)下面的頂出缸，通過(guò)頂桿獲得所需的壓料力。倒裝型式拉延模只有在頂出壓力能夠滿足壓料需要的情況下方可采用。

2）修邊模

修邊模用于將拉延件的工藝補(bǔ)充部分和壓料凸緣的多余料切除，為翻邊和整形準(zhǔn)備條件。在小批量生產(chǎn)時(shí)，可以用手工和其他簡(jiǎn)單裝備代替。修邊模修邊往往兼沖孔。

修邊模在修邊的同時(shí)，要將廢料切成若干段，每段長(zhǎng)在200～300mm之間，分割后的廢料便于打包外運(yùn)。

3） 翻邊模

翻邊模是將半成品工件的一部分材料相對(duì)另一部分材料發(fā)生翻轉(zhuǎn)，根據(jù)翻邊的沖壓方向不同，翻邊模可分為垂直翻邊模和水平翻邊模兩大類。水平翻邊（含傾斜翻邊）則需要斜楔結(jié)構(gòu)完成翻邊成型工作。番邊模也是制成合格覆蓋件的必要裝備。

2. 覆蓋件夾具

1） 焊裝夾具是覆蓋件總成焊裝的重要裝備，按照總成的內(nèi)容和層次，可分為若干種類夾具，通常冠以各種總成的名稱。

2） 檢驗(yàn)夾具

檢驗(yàn)夾具是對(duì)覆蓋件及其總成件進(jìn)行綜合性檢測(cè)的主體量具，其檢測(cè)內(nèi)容主要是立體型面、輪廓形狀和尺寸。檢測(cè)數(shù)據(jù)和檢查基準(zhǔn)書(shū)內(nèi)規(guī)定的公差要求進(jìn)行對(duì)照，用來(lái)判斷工件是否合格。

3）模型

a. 實(shí)體模型
傳統(tǒng)的沖模加工方法是采用實(shí)體模型作為加工依據(jù)。實(shí)體模型具有直觀、采集數(shù)據(jù)可靠、加工設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家仍采用實(shí)體模型加工方法。

工藝模型通常利用主模型按沖壓工序的需要，高速?zèng)_壓方向，并增加工藝補(bǔ)充部分改制而成。由于工藝模型的型面都取覆蓋件的內(nèi)表面，所以工藝模型可直接用來(lái)仿型或數(shù)控仿型加工拉延模的凸模和壓料圈。至于拉延模的凹模加工，目前有兩種方法：其一是按凸模的工藝模型反制一個(gè)凹的工藝模型，再按凹的工藝模型由計(jì)算機(jī)直接生成凹模的加工程序，這種方法正逐漸取代前一種方法。由此可見(jiàn)，實(shí)體模型只需制造一個(gè)具有凸模形狀的正工藝模型，即要滿足模具加工的需要，工藝樣架等過(guò)渡模型已不再采用。

b. 數(shù)學(xué)模型

應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)建立覆蓋件的數(shù)學(xué)模型，為汽車(chē)模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)造了條件，數(shù)學(xué)模型可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上進(jìn)行模擬裝配、調(diào)整沖壓方向，這是實(shí)體模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，采用數(shù)學(xué)模型加工模具代表了模具工業(yè)的發(fā)展方向，它將徹底改變模具質(zhì)量依靠工匠技藝的狀態(tài)。

4. 覆蓋件模具的成套性

覆蓋件具的成套性有兩個(gè)含意，一個(gè)是指全車(chē)模具的成套性，另一個(gè)指某個(gè)覆蓋件所需若干模具的成套性。

汽車(chē)車(chē)身由數(shù)百個(gè)沖壓件構(gòu)成、全車(chē)所需沖模高達(dá)一千套以上（見(jiàn)下表）。全車(chē)模具的協(xié)調(diào)一致和成套性供應(yīng)是保證全車(chē)質(zhì)量的關(guān)鍵。如果把全車(chē)模個(gè)的成套性視為一個(gè)大的系統(tǒng)工程，則每個(gè)覆蓋件的成套模具就是一個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)的成套協(xié)調(diào)是保證全車(chē)質(zhì)量的基礎(chǔ)。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造方法，可有效地保證模具的成套性。

幾種汽車(chē)產(chǎn)品選用模具數(shù)量

工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容

工藝設(shè)計(jì)是在模具設(shè)計(jì)制造之前的技術(shù)準(zhǔn)備工作，通常由用戶方進(jìn)行，其主要內(nèi)容有以下諸項(xiàng)：

1）根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定工藝方案。

2）根據(jù)覆蓋件結(jié)構(gòu)形狀，分析成型可能性和確定工序數(shù)及模具品種。

3）根據(jù)裝配要求確定覆蓋件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4）根據(jù)工廠條件決定模具使用的壓床。

5）根據(jù)制造要求確定協(xié)調(diào)方法。

6）提出模具設(shè)計(jì)技術(shù)條件，其中包括結(jié)構(gòu)要求、材料要求等。

工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容是貫徹執(zhí)行生產(chǎn)綱領(lǐng)的具體要求和體現(xiàn)，是生產(chǎn)綱領(lǐng)和模具設(shè)計(jì)制造之間的橋梁和紐帶。工藝設(shè)計(jì)要求方案正確、內(nèi)容可靠、符合實(shí)際和實(shí)施容易，不允許有任何大的漏洞，其責(zé)任份量很重，往往是成敗的關(guān)鍵。

成型可能性分析

覆蓋件成形的可能性分析是一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作。由于覆蓋形狀十分復(fù)雜，其成型可能性計(jì)算沒(méi)有固定的方法。下面僅介紹幾種最基本的分析方法。

1） 用基本沖壓工序的計(jì)算方法進(jìn)行類比分析

覆蓋件的形狀不論多么復(fù)雜，都可以將它分割成若干部分，然后將每個(gè)部分的成型單獨(dú)和沖壓的基本工序進(jìn)行類比，然后找出成型最困難的部分，進(jìn)行類似的工藝計(jì)算，看其是否能一次成型。

基本的沖壓工序有圓筒件拉伸、凸緣圓筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、彎曲成型、翻邊成型、脹型等。它們都可以作為分析覆蓋件相似部位的基礎(chǔ)，用各種不同方法進(jìn)行近似估算。由于覆蓋件上的各部位是連在一起的，相互牽聯(lián)和制約，故不要把變形性質(zhì)不同的部分孤立地看待，要考慮不同部位的相互影響，才不會(huì)造成失誤。

2） 變形特點(diǎn)分析

覆蓋件的成型工序，大都可以認(rèn)為是一種平面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，垂直板料方向的應(yīng)力一般為零，或者數(shù)值很小，可以忽略不計(jì)。因此板料的變形方式，基本上可以分為以下兩大類。

1）以拉伸為主的變形方式。在以拉伸為主的變形方式下，板料的成型主要依靠板料纖維的伸長(zhǎng)和厚度的變薄來(lái)實(shí)現(xiàn)的。拉應(yīng)力成分越多，數(shù)值越大，板料纖維的和厚度變薄越嚴(yán)重。因此，在這種變形方式下，板料過(guò)度變薄甚至拉斷，主成為變形的主要障礙。

2）以壓縮為主的變形方式。在以壓為主的變形方式下，板料的成型主要依靠板料纖維的縮短和厚度的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓應(yīng)力成分越多，數(shù)值越大，板料纖維的壓縮和厚度增加越嚴(yán)重。因此，在這種變形方式下，板料的失穩(wěn)和起皺應(yīng)成為變形的主要障礙。

任何覆蓋件的成型，都不外是拉伸和壓縮兩種變形方式的組合，或以拉伸為主，或以壓縮為主。由于板料在拉伸或壓縮的過(guò)程中，具有失穩(wěn)起皺和變薄拉破的危險(xiǎn)，因此工藝上必須明確，板料在一定變形方式下極限變形能力究竟有多大，該工件能否一次成型。

如果從變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的特點(diǎn)來(lái)看，概括起來(lái)，變形的主應(yīng)力狀態(tài)有如下四種類型，如圖1所示。

圖1 平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力狀態(tài)圖

a、拉－拉。變形區(qū)內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)力均為拉應(yīng)力。

b、拉－壓。變形區(qū)內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)力，一個(gè)為拉應(yīng)力，另一個(gè)為壓應(yīng)力，但絕對(duì)值，拉應(yīng)力大于壓應(yīng)力。

c、壓－拉。變形區(qū)內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)力，一個(gè)為壓應(yīng)力，另一個(gè)為拉應(yīng)力，但絕對(duì)值，壓應(yīng)力大于拉應(yīng)力。

d、壓－壓。變形區(qū)內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)力均為壓應(yīng)力。

同應(yīng)力狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，應(yīng)變狀態(tài)有如下四種類型，如圖2所示。

圖2 應(yīng)變狀態(tài)圖

1）拉－拉。板面內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)變均為拉應(yīng)變，厚度方向變薄嚴(yán)重。

2）拉－壓。板內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)變，一個(gè)為拉應(yīng)變，另一個(gè)為壓應(yīng)變，但絕對(duì)值拉應(yīng)變大于壓應(yīng)變，厚度方向變薄。

3）壓－拉。板內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)變，一個(gè)為壓應(yīng)變，另一個(gè)為拉應(yīng)變，但絕對(duì)值壓應(yīng)變大于拉應(yīng)變，厚度方向變厚。

4）壓－壓。板內(nèi)兩個(gè)主應(yīng)變均為壓應(yīng)變，厚度方向變厚嚴(yán)重。

一般情況下，板料成型時(shí)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)圖與應(yīng)變狀態(tài)圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。圖中的拉－拉與壓－壓主應(yīng)力狀態(tài)圖都可能對(duì)應(yīng)兩種主應(yīng)變狀態(tài)圖，其余則一一對(duì)應(yīng)。

圖3 應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

由此，我們可以概括地認(rèn)識(shí)到板料的一般變形規(guī)律與成型性能。總的說(shuō)來(lái)，板料能否順利成型，首先取決于傳力區(qū)的承載能力，即傳力區(qū)是否有足夠的抗拉強(qiáng)度。其次根據(jù)變形方式，分析變形區(qū)變形的主要障礙。在以拉伸為主的變形方式下，變形區(qū)均勻變形的程度將決定其變形程度的大小。

如果變形不均勻，或只集中某一局部變形，就會(huì)因集中應(yīng)變而出現(xiàn)縮頸，變形不能繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)此，工藝上往往采取增加凹模圓角半徑或改善潤(rùn)滑的方法使其變形均勻化。在以壓縮為主的變形方式下，變形區(qū)的抗失穩(wěn)起皺能力將決定其變形程度的大小。對(duì)此，工藝上采取適當(dāng)增加壓料力的辦法，以提高壓料面的質(zhì)量。降低凹模和壓料圈的壓料面表面粗糙度，增加摩擦等措施，可以改善變形條件。

根據(jù)上述方法，對(duì)覆蓋件局部形狀予以判斷分析，可以粗略地掌握覆蓋件的變形特點(diǎn)。但不可不否認(rèn)，由于形狀的邊界條件不同，這種判斷往往是不夠確切的。因此，判斷工件是否能夠成型，最好的辦法還是參考以前加工過(guò)的工件，用類似的方法進(jìn)行判斷，如果應(yīng)用坐標(biāo)網(wǎng)格應(yīng)變分析法，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工件尺寸形狀對(duì)照分析，可以得出更有價(jià)值的結(jié)果。

3）成型度α值判斷法

對(duì)不規(guī)則形狀拉延件的成型，還可以用成型度α值進(jìn)行估算和判斷。

成型度：α＝（l/l0-1）×100%

式中 l0——成型前毛坯長(zhǎng)度；

l——成型后工件長(zhǎng)度。

在拉延件最深或認(rèn)為危險(xiǎn)的部位，取間隔50～100mm的縱向斷面，計(jì)算各斷面的成型度值（見(jiàn)圖4），利用表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行成型分析和判斷。

圖4 成型性研究

表1 不規(guī)則形狀、大尺寸覆蓋件的成型難易判斷值

表2中所給數(shù)據(jù)，α值是單軸方向的值。當(dāng)必須考慮兩軸方向時(shí)，根據(jù)拉伸、壓縮情況，即根據(jù)屬于兩向脹型還是兩向壓縮變形，α值多少有些變化。一般大型拉延件是通過(guò)拉伸和脹型的復(fù)合成型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，既有外部壓料面材料的流入，又有凹模洞口內(nèi)材料的伸長(zhǎng)，所以必須應(yīng)用α值對(duì)覆蓋件成型性進(jìn)行判斷，同時(shí)還要考慮具體成型條件，對(duì)判斷值α要作修正（見(jiàn)表2），進(jìn)行綜合性估測(cè)。

表2 成型難易判斷值αmax修正值

工藝方案

覆蓋件的沖壓工藝方案編制依據(jù)是產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。工藝方案應(yīng)保證產(chǎn)品的高質(zhì)量、生產(chǎn)的高效率和降低成本。

1. 小批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案

小批量生產(chǎn)是指月產(chǎn)量小于1000件，此時(shí)的生產(chǎn)穩(wěn)定性極差，限期生產(chǎn)形狀改變可能性大，模具選擇只要求拉延和成型工序使用沖模，模具壽命在5萬(wàn)件。其他工序，如落料、修邊可在通用設(shè)備上剪裁，翻邊使用簡(jiǎn)易胎具，沖孔用通用沖孔模或鉆床手工鉆孔。如果過(guò)多地選用沖模，雖然對(duì)保證質(zhì)量有益，但對(duì)提高生產(chǎn)效益并無(wú)意義，且會(huì)使成本驟增。

小批量生產(chǎn)的拉延模，常采用鋅鋁合金和HT200、HT250灰口鑄鐵制造，也可采用焊接骨架結(jié)構(gòu)作模體，表面用環(huán)氧樹(shù)脂。有些廠則常用焊接板式模，航空主機(jī)廠用鉛鋅模最為普遍。

小批量生產(chǎn)的拉延模設(shè)計(jì)原則是低費(fèi)用和短周期制出。

2. 中批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案

當(dāng)月產(chǎn)量大于1000件，且小于10000件（卡車(chē)）或30000件（轎車(chē)）是被視為是中批量生產(chǎn)。其生產(chǎn)特點(diǎn)是比較穩(wěn)定地長(zhǎng)期生產(chǎn)，生產(chǎn)中形狀改變時(shí)有發(fā)生。模具選擇除要求拉延模采用沖模外，其他工序如果影響質(zhì)量和勞動(dòng)量大也要相應(yīng)選用沖模，模具壽命要求在5萬(wàn)件到30萬(wàn)件。模具選擇系統(tǒng)為1：2.5，亦即一個(gè)覆蓋件平均選擇2.5套沖模。

拉延模常用HT200、HT250灰口鑄鐵制造，表面火焰淬火處理。模具結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)板導(dǎo)向，機(jī)械取件，固定或氣動(dòng)定位毛料，壁厚中等，設(shè)計(jì)中要適當(dāng)考慮合理性。

3. 大批量生產(chǎn)的覆蓋件沖壓工藝方案

當(dāng)月產(chǎn)量大于10000件（卡車(chē)）或30000件（轎車(chē)），且小于100000件時(shí)，屬于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)處理長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)，形狀改變可能性小，工藝難易程度困難，工藝方案要為流水線提供保證，每道工序都要使用沖模，拉延、修邊沖孔和翻邊模同時(shí)安裝在一條沖壓線上，工序間的流轉(zhuǎn)，50年代基本是人工送料和取件，工業(yè)化國(guó)家實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，60年代以后開(kāi)始進(jìn)入全自動(dòng)化時(shí)期。多工位壓床的出現(xiàn)，更加提高了生產(chǎn)效率和工件質(zhì)量。

在沖壓生產(chǎn)線上，一般都配有各種送料裝置、取件裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、廢料排除裝置和傳送帶。與早期的由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步?jīng)_壓生產(chǎn)線不同，現(xiàn)代 的沖壓生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)，機(jī)器人實(shí)際上控制關(guān)沖壓生產(chǎn)線。壓力機(jī)以單次行程規(guī)范工作，由自動(dòng)化系統(tǒng)控制著生產(chǎn)線上各臺(tái)壓力機(jī)在什么時(shí)候沖壓和各工序間的工件運(yùn)動(dòng)。從整條生產(chǎn)線上傳出的工件是按一定的節(jié)拍連續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)，從而明顯地提高了生產(chǎn)產(chǎn)量。該系統(tǒng)還可以保證工件表面的高質(zhì)量要求，大幅度減少壓力操作人員，解決了安全及下料的難題，最大限度地提高了設(shè)備利用率。

大批量生產(chǎn)的沖模選擇系數(shù)一般為1：4以上，沖模結(jié)構(gòu)要求功能齊全，對(duì)于容易損壞的模具，不但要求快速更換易損沖頭，而且要制造備模，以使模具修復(fù)時(shí)沖壓生產(chǎn)線照常運(yùn)轉(zhuǎn)。

拉延件設(shè)計(jì)

1. 拉延件的沖壓方向

覆蓋件的拉延件設(shè)計(jì)，首要是確定沖壓方向。確定拉延沖壓方向，應(yīng)滿足如下幾方面的要求。

1）保證拉延件凸模能夠順利進(jìn)入拉延凹模，不應(yīng)出現(xiàn)凸模接觸不到的死區(qū)，所有需拉延的部位要在一次沖壓中完成。

2）拉延開(kāi)始時(shí)，凸模和毛料的接觸面積要大，避免點(diǎn)接觸，接觸部位應(yīng)處于沖模中心，以保證成型時(shí)材料不致竄動(dòng)。

3）壓料應(yīng)盡量保證毛料平放，壓料面各部位進(jìn)料阻力應(yīng)均勻。拉延深度均勻，拉入角相等，才能有效地保證進(jìn)料阻力均勻。

圖5（a）中凸模兩側(cè)的拉入角心可能作到基本一致，使兩側(cè)進(jìn)料阻力保持均衡。凸模表面同時(shí)接觸毛料和點(diǎn)要多而分散，并盡可能分布均勻，防止成型過(guò)程中毛料竄動(dòng)，如圖5（b）所示。當(dāng)凸模和毛料為點(diǎn)接觸時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加接觸面積，如圖5（c）所示，以防止應(yīng)力集中造成局部破裂。

圖5 沖壓方向的選擇

如果有反成型，且反成型有直壁部分，則沖壓方向?qū)嶋H由反成型的位置決定。

當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車(chē)上的坐標(biāo)關(guān)系完全一致時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值可以直接用在模具上。當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車(chē)上的坐標(biāo)關(guān)系有改變時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算方可用在模具上。如果只改變一個(gè)坐標(biāo)線時(shí)，且拉延方向是以垂直于覆蓋件對(duì)稱面的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來(lái)確定的，則平行于對(duì)稱面的坐標(biāo)是不需轉(zhuǎn)換計(jì)算的。可見(jiàn)，沖壓方向和汽車(chē)坐標(biāo)完全一致，能夠帶來(lái)很多方便。

2. 壓料面的確定

覆蓋件拉延成形的壓料面形狀是保證拉延過(guò)程中材料下破不裂和順利成型的首要條件，確定壓料面形狀應(yīng)滿足如下要求。

1）有利于降低拉延深度。平壓料面奪料效果最佳（見(jiàn)圖6），但為了降低拉延深度，常使壓料面形成一定的傾斜角。

圖6 拉延模的壓料面

1—凸模 2—凹模 3—壓料圈

2）壓料面應(yīng)保證凸模對(duì)毛料有一定程度的拉延效應(yīng)。壓料圈和凸模的形狀應(yīng)保持一定的幾何關(guān)系，使毛料在拉延過(guò)程中始終處于緊張狀態(tài)，并能平穩(wěn)漸次地緊帖凸模，不允許有多余的產(chǎn)生皺紋。為此，必須滿足下列條件（見(jiàn)圖7，圖8）。

圖7 壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模表面展開(kāi)長(zhǎng)度短

圖8 壓料面形狀（前圍外蓋板）

l＞l1 β＞α

式中 l——凸模展開(kāi)長(zhǎng)度；

l1——壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度；

α——凸模表面夾角；

β——壓料面表面夾角。

還要注意有些拉延件雖然壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模短，但在拉延過(guò)程中，每一瞬間這種關(guān)系不能維持，發(fā)生壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度比凸模長(zhǎng)的瞬間，就會(huì)形成皺紋，并最后留在拉延件上而無(wú)法消除（見(jiàn)圖9）。

圖9 凸模從開(kāi)始拉延到最后的過(guò)程中，

四個(gè)瞬間位置形成皺紋的情況

3）壓料面平滑光順有利于毛料往凹模型腔內(nèi)流動(dòng)。壓料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣上有凸起和下陷時(shí)，應(yīng)增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾角大于90o，會(huì)增加進(jìn)料阻力，也是不可取的。

平面奪料面不但有利于成型，而且加工也容易，應(yīng)盡量采用。單曲率壓料面和雙曲率壓料面多用在拉延深度較深的拉延模。

3. 工藝補(bǔ)充部分設(shè)計(jì)

為了給覆蓋件創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，需要將覆蓋件上的窗口填平，開(kāi)口部分連接成封閉形狀，有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面，無(wú)凸緣的需要增補(bǔ)壓料面，這些增添的部分稱為工藝補(bǔ)充部分。

工藝補(bǔ)充是拉延工藝不可缺少的部分，拉延后又需要將它們修切掉，所以工藝補(bǔ)充部分應(yīng)盡量減少，以提高材料的利用率。

工藝補(bǔ)充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外，還要考慮修邊和翻邊工序的要求，修邊方向應(yīng)盡量采取垂直修邊。可能采用的幾種修邊型式如下。

圖10 工藝補(bǔ)充部分的幾種況

1）修邊線在拉延件壓料面上，如圖10（a）所示。此時(shí)壓料面應(yīng)是覆蓋件的凸緣面，修邊采取垂直修邊。為了在模具使用中打磨壓料筋槽不致影響修邊線，修邊線至拉延筋的距離A一般取25mm。

2）修邊線在拉延件底面上，如圖10（b）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般取：

B＝3～5mm；

C＝10～20mm；

D——按保留有多于1.5根完整拉延筋形狀考慮。

R凸＝3～10mm，深度淺和直線部分取下限，深度深和曲線部分取上限；

R凹＝8～10mm。

3）修邊線在拉延件短斜面上，如圖10（c）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般取：

E＝B＝3～5mm；

α≥5o。

4）修邊線在拉延件長(zhǎng)斜面上，如圖10（d）所示。垂直修邊，修邊線是按覆蓋件翻邊展開(kāi)確定的，所以拉延輪廓外形不能完全平行修邊線，圖中F是變化的，不同情況取不同最小值，F(xiàn)還和拉延件在修邊時(shí)的定位有關(guān)，如圖11所示。一般取：

F≥8mm（用拉延檻定位）；

F＝3～5mm（用側(cè)壁定位）；

β＝6o～12o。

5）修邊線在拉延件側(cè)壁上，如圖10（e）所示。采用水平修邊或傾斜修邊，修邊線至凹模圓角半徑的距離G是一個(gè)變量，它決定水平修邊凹模鑲塊的強(qiáng)度。

圖12所示為水平修邊和傾斜修邊示意圖。修邊凹模鑲塊的刃口寬度b一般取12mm，α角取30o，b局部最小尺寸不小于8mm，α最小為15o。

圖11 拉延件在修邊時(shí)的定位

圖12 水平修邊和傾斜修邊示意圖

4. 工藝孔及工藝切口

覆蓋件需要局部反拉延時(shí)，如果采用加工該部圓角和使側(cè)壁成斜度的辦法，仍然拉不出所需深度時(shí)，往往采取沖工藝切口的辦法來(lái)改善反拉延的條件，使反拉延變形區(qū)從內(nèi)部工藝補(bǔ)充部分得到補(bǔ)充材料。

工藝孔或工藝切口必須在修邊線之外的多余材料上，修邊時(shí)不應(yīng)影響工件的形狀。

1）工藝孔。工藝孔在拉延前預(yù)先沖制，一般和落料工序合并，采取落料沖孔復(fù)合模。工藝孔的數(shù)量、尺寸大小和位置需要由拉延模試沖確定，見(jiàn)圖1-13。

圖13 預(yù)沖工藝孔拉延車(chē)門(mén)外板

2）工藝切口。工藝切口一般在拉延過(guò)程中切出，廢料不分離，和拉延件一起退出模具。工藝切口的最佳沖制時(shí)間是在反拉延成型到最深，即將產(chǎn)生破裂的時(shí)刻，這樣可以充分利用材料的塑性，使反拉延成型最需要材料補(bǔ)充的時(shí)候能夠獲得所需要的材料（見(jiàn)圖1-14）。工藝切口也要由試沖決定。

圖14 窗口反拉延、切兩個(gè)工藝孔

5. 拉延筋和拉延檻

覆蓋件拉延成型時(shí)，在壓料面上敷設(shè)拉延筋或拉延檻，對(duì)改變阻力，調(diào)整進(jìn)料速度使之均勻化和防止起皺具有明顯的效果。歸納起來(lái)敷設(shè)拉延筋的主要作用有如下幾點(diǎn)。

1）增加局部區(qū)域的進(jìn)料阻力，使整個(gè)拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡狀態(tài)。

2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，提高覆蓋件的剛性。

3）加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力；延緩或防止起皺。

拉延筋和拉延檻的形狀見(jiàn)圖1-15。拉延筋的斷面形狀為半圓形，一般取筋半徑R＝12～18mm，筋高h(yuǎn)＝5～7mm（鋼件）或3～5mm（鋁合金件）。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合，通過(guò)修整凹槽的寬度來(lái)改變進(jìn)料阻力。拉延檻的阻力更大，它多用在深度淺的拉延件上。

圖15 拉延筋和拉延檻

a 拉延筋；b 拉延檻

拉延筋和拉延檻的敷設(shè)原則如下。

1）拉延件有圓角和直線部分，在直線部分敷設(shè)拉延筋，使進(jìn)料速度達(dá)到平衡。

2）拉延件有直線部分，在深度淺的直線部分敷設(shè)拉延筋，深度深的直線部分不設(shè)拉延筋。

3）淺拉延件，圓角和直線部分均敷設(shè)拉延筋，但圓角部分只敷設(shè)一條筋，直線部分敷設(shè)1～3條筋。當(dāng)有多條拉延筋時(shí)，注意使外圈拉延筋“松”些，內(nèi)圈拉延筋“緊些”，改變拉延筋高度可達(dá)到此目的。

4）拉延件輪廓呈凸凹曲線形狀，在凸曲線部分設(shè)較寬拉延筋，凹曲線部分不設(shè)拉延筋。

5）拉延筋或拉延檻盡量靠近凹模圓角，可增加材料利用率和減少模具外廓尺寸，但要考慮不要影響修邊模的強(qiáng)度。

拉延件與修邊件、翻邊件的關(guān)系

拉延件設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到同修邊件、翻邊件的關(guān)系是沖模成套性的關(guān)鍵。其主要內(nèi)容是在設(shè)計(jì)拉延件工藝補(bǔ)充部分時(shí)，要考慮修邊件的修邊方向，修邊和翻邊時(shí)的定位等。

1. 覆蓋件的展開(kāi)

覆蓋件的翻邊展開(kāi)不但要有利于拉延，而且要有利于修邊和翻邊，即盡量造成垂直修邊的條件，并使翻邊容易進(jìn)行。圖16（a）、（b）、（c）所示覆蓋件展開(kāi)后能垂直修邊，圖16（d）、（e）所示為水平修邊，圖16（f）所示為傾斜修邊。垂直修邊時(shí)，翻邊展開(kāi)面與垂直面的夾角應(yīng)大于50o，否則會(huì)使修邊刃口過(guò)鈍，修邊邊緣過(guò)尖，從而影響覆蓋件質(zhì)量。

圖16 覆蓋件翻邊展開(kāi)與修邊、翻邊方向

2. 定位關(guān)系

拉延件在修邊及其以后各工序的定位，必須在確定拉延件時(shí)一起考慮。拉延件在修邊時(shí)的定位有以下三種情況。

1）用拉延件側(cè)壁形狀定位。這多數(shù)是空間曲面變化大的覆蓋件，其外形可滿足定位的要求。

2）用拉延檻形狀定位。這多為曲面變化小的淺拉延件。

3）用工藝孔定位。該工藝孔在拉延成型時(shí)沖出，由于操作麻煩，盡量少用。

修邊以后各工序的定位，一般都采用覆蓋件本身的孔、側(cè)壁形狀或外形定位。

3. 沖壓方向

各工序沖模的沖壓方向盡量一致，不僅能減少工序間的工件翻轉(zhuǎn)次數(shù)，而且能減少改制主模型的準(zhǔn)備工作，從而提高工件質(zhì)量和縮短制模周期。

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