汽车车身覆盖件冲压工艺
图7 压料面展开长度比凸模表面展开长度短
图8 压料面形状(前围外盖板)
l>l1 β>α
式中 l——凸模展开长度; l1——压料面展开长度; α——凸模表面夹角; β——压料面表面夹角。
还要注意有些拉延件虽然压料面展开长度比凸模短,但在拉延过程中,每一瞬间这种关系不能维持,发生压料面展开长度比凸模长的瞬间,就会形成皱纹,并最后留在拉延件上而无法消除(见图9)。
图9 凸模从开始拉延到最后的过程中,
四个瞬间位置形成皱纹的情况
(3)压料面平滑光顺有利于毛料往凹模型腔内流动。压料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果压料面是覆盖件本身的凸缘上有凸起和下陷时,应增加整形工序。压料面和冲压方向的夹角大于90o,会增加进料阻力,也是不可取的。
平面夺料面不但有利于成型,而且加工也容易,应尽量采用。单曲率压料面和双曲率压料面
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多用在拉延深度较深的拉延模。
3. 工艺补充部分设计
为了给覆盖件创造一个良好的拉延条件,需要将覆盖件上的窗口填平,开口部分连接成封闭形状,有凸缘的需要平顺改造使之成为有利成型的压料面,无凸缘的需要增补压料面,这些增添的部分称为工艺补充部分。
工艺补充是拉延工艺不可缺少的部分,拉延后又需要将它们修切掉,所以工艺补充部分应尽量减少,以提高材料的利用率。
工艺补充部分除考虑拉延工艺和压料面的需要外,还要考虑修边和翻边工序的要求,修边方向应尽量采取垂直修边。可能采用的几种修边型式如下。
图10 工艺补充部分的几种况
(1)修边线在拉延件压料面上,如图10(a)所示。此时压料面应是覆盖件的凸缘面,修边采取垂直修边。为了在模具使用中打磨压料筋槽不致影响修边线,修边线至拉延筋的距离A一般取25mm。
(2)修边线在拉延件底面上,如图10(b)所示。采用垂直修边,工艺补充尺寸一般取: B=3~5mm; C=10~20mm;
D——按保留有多于1.5根完整拉延筋形状考虑。
R凸=3~10mm,深度浅和直线部分取下限,深度深和曲线部分取上限; R凹=8~10mm。
(3)修边线在拉延件短斜面上,如图10(c)所示。采用垂直修边,工艺补充尺寸一般取: E=B=3~5mm; α≥5o。
(4)修边线在拉延件长斜面上,如图10(d)所示。垂直修边,修边线是按覆盖件翻边展
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开确定的,所以拉延轮廓外形不能完全平行修边线,图中F是变化的,不同情况取不同最小值,F还和拉延件在修边时的定位有关,如图11所示。一般取: F≥8mm(用拉延槛定位); F=3~5mm(用侧壁定位); β=6o~12o。
(5)修边线在拉延件侧壁上,如图10(e)所示。采用水平修边或倾斜修边,修边线至凹模圆角半径的距离G是一个变量,它决定水平修边凹模镶块的强度。
图12所示为水平修边和倾斜修边示意图。修边凹模镶块的刃口宽度b一般取12mm,α角取30o,b局部最小尺寸不小于8mm,α最小为15o。
图11 拉延件在修边时的定位
图12 水平修边和倾斜修边示意图
4. 工艺孔及工艺切口
覆盖件需要局部反拉延时,如果采用加工该部圆角和使侧壁成斜度的办法,仍然拉不出所需深度时,往往采取冲工艺切口的办法来改善反拉延的条件,使反拉延变形区从内部工艺补充部分得到补充材料。
工艺孔或工艺切口必须在修边线之外的多余材料上,修边时不应影响工件的形状。
(1)工艺孔。工艺孔在拉延前预先冲制,一般和落料工序合并,采取落料冲孔复合模。工艺孔的数量、尺寸大小和位置需要由拉延模试冲确定,见图1-13。
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图13 预冲工艺孔拉延车门外板
(2)工艺切口。工艺切口一般在拉延过程中切出,废料不分离,和拉延件一起退出模具。工艺切口的最佳冲制时间是在反拉延成型到最深,即将产生破裂的时刻,这样可以充分利用材料的塑性,使反拉延成型最需要材料补充的时候能够获得所需要的材料(见图1-14)。工艺切口也要由试冲决定。
图14 窗口反拉延、切两个工艺孔
5. 拉延筋和拉延槛
覆盖件拉延成型时,在压料面上敷设拉延筋或拉延槛,对改变阻力,调整进料速度使之均匀化和防止起皱具有明显的效果。归纳起来敷设拉延筋的主要作用有如下几点。
(1)增加局部区域的进料阻力,使整个拉延件进料速度达到平衡状态。
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(2)加大拉延成型的内应力数值,提高覆盖件的刚性。 (3)加大径向拉应力,减少切向压应力;延缓或防止起皱。
拉延筋和拉延槛的形状见图1-15。拉延筋的断面形状为半圆形,一般取筋半径R=12~18mm,筋高h=5~7mm(钢件)或3~5mm(铝合金件)。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合,通过修整凹槽的宽度来改变进料阻力。拉延槛的阻力更大,它多用在深度浅的拉延件上。
图15 拉延筋和拉延槛 a 拉延筋; b 拉延槛
拉延筋和拉延槛的敷设原则如下。
(1)拉延件有圆角和直线部分,在直线部分敷设拉延筋,使进料速度达到平衡。
(2)拉延件有直线部分,在深度浅的直线部分敷设拉延筋,深度深的直线部分不设拉延筋。 (3)浅拉延件,圆角和直线部分均敷设拉延筋,但圆角部分只敷设一条筋,直线部分敷设1~3条筋。当有多条拉延筋时,注意使外圈拉延筋“松”些,内圈拉延筋“紧些”,改变拉延筋高度可达到此目的。
(4)拉延件轮廓呈凸凹曲线形状,在凸曲线部分设较宽拉延筋,凹曲线部分不设拉延筋。 (5)拉延筋或拉延槛尽量靠近凹模圆角,可增加材料利用率和减少模具外廓尺寸,但要考虑不要影响修边模的强度。
拉延件与修边件、翻边件的关系
拉延件设计时要考虑到同修边件、翻边件的关系是冲模成套性的关键。其主要内容是在设计拉延件工艺补充部分时,要考虑修边件的修边方向,修边和翻边时的定位等。
1. 覆盖件的展开
覆盖件的翻边展开不但要有利于拉延,而且要有利于修边和翻边,即尽量造成垂直修边的条件,并使翻边容易进行。图16(a)、(b)、(c)所示覆盖件展开后能垂直修边,图16(d)、(e)所示为水平修边,图16(f)所示为倾斜修边。垂直修边时,翻边展开面与垂直面的夹角应大于50o,否则会使修边刃口过钝,修边边缘过尖,从而影响覆盖件质量。
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