任課教師：第5章汽車覆蓋件沖壓工藝設計汽車覆蓋件沖壓工藝設計CONTENTS目錄工藝設計基礎12DL圖3工藝方案工藝設計0工藝設計即針對具體覆蓋件的形狀、結構特點安排成形工序步驟，考慮相應的模具結構，選擇材料規格，并考慮材料利用率及選擇合適的設備。覆蓋件沖壓工藝設計的基本原則與用其他加工方法制造其他產品的工藝設計基本原理是相同的，即技術上可行、經濟上合理。覆蓋件的成形一般由落料（或剪切）、拉延、修邊、翻邊、整形、沖孔、彎曲、脹形、切口等基本工序按需要排列組合而成，典型結構的覆蓋件一般需要4~6道工序。汽車沖壓工藝設計工藝設計0圖4-3中第一道工序為拉延工序，第二道工序為修邊沖孔，第三和第四道工序為翻邊。圖4-3發動機罩外板沖壓工序流程圖工藝設計0圖4-4所示為某車前排前地板沖壓工序流程，它由4道沖壓成形工序完成：第一道為拉延工序；第二道為切邊、沖孔工序；第三道為沖孔、翻邊工序；第四道為沖孔工序。圖4-4前排前地板沖壓工序流程工藝設計0圖4-5所示為前風窗下橫梁制件簡圖，其4道工序的工作內容示意圖如圖4-6所示。圖4-5前風窗下橫梁制件簡圖圖4-6前風窗下橫梁沖壓工序流程（1）工藝設計的準備1）原始材料準備。工藝設計前除需準備常規設計的有關工藝手冊（如沖模設計手冊、機械制造工藝手冊、技術標準……）外，還需要查閱的資料及實物如覆蓋件圖，主模型或者實物，生產批量和交貨期，生產線有關設備型號、參數和附屬裝置情況，所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產情況，原材料的性能、規格及材料纖維方向等。工藝設計基礎12）覆蓋件圖、模型或實物的分析研究。首先，應該了解該覆蓋件的作用、強度、表面質量要求及其與相關零件的裝配關系等。其次，應分析以下問題：①覆蓋件的工藝性。覆蓋件有無成形困難的局部形狀（急劇變化、負角面等）。在許可的情況下，盡量滿足原設計要求，但當成形有困難或不能保證穩定批量生產時，應該與設計部門協商進行修改（從材料的許用變形程度、設備、模具制造及操作等方面考慮）。圖4-7所示是中立柱外板（下）零件的局部，采用了零件斷面急劇變化改緩的措施，是既滿足使用要求，又避免產生缺陷而改變制件圖的示范例。工藝設計基礎1工藝設計基礎1圖4-7使斷面急劇變化改緩②覆蓋件的重點。作為外覆蓋件，要求外表面連續，并與相鄰表面均勻過渡，如果外表面存在不連續狀，表面質量將惡化，經噴涂裝飾后尤其明顯。作為內覆蓋件，一般對表面狀況要求不高，但對尺寸精度要求較高，在焊接面上不應有起皺、回彈等情況發生。工藝設計基礎1③局部細節（如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強筋等）的精度。修邊、壓彎、成形的邊緣圓角半徑是否適當，壓彎成形角部分是否多料。④其他情況。例如：料厚公差、毛刺高度及毛刺方向、材料的纖維方向、板材利用率等。通過以上分析研究，初步確定覆蓋件圖及其公差。但在后來的模具設計、模具制造和調試階段仍有可能改變覆蓋件的形狀。工藝設計基礎1（２）工藝設計工藝設計需要研究的主要問題包括以下幾個方面：①研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。②設計工序最少且又能滿足覆蓋件性能要求的方案。大批量生產時，應盡量把多工序合并成一道工序，小批量則用單工序模。③初步確定模具結構及影響強度、壽命的尺寸。④根據覆蓋件的大小計算沖壓力，決定各工序所使用的設備。工藝設計基礎1⑤以沖壓為主重新討論工藝設計。因為即使是最好的設計師，也不可能精通所有部門的工作，通過討論則可收集到大量的第一手資料，從而提高設計水平。分析討論時要邀請質量控制、模具制造、調試和使用等部門的人員參加，并做好記錄。⑥經濟分析以降低成本、提高效率為目的。上述各項在實際進行時是互相關聯的，不能分開單獨研究。工藝設計基礎1（3）加工工藝和工序設計的基本原則加工工藝和工序設計的基本原則是：①外覆蓋件的同一表面盡可能一次成形，如果分兩次成形，在交接處會殘存不連續的面，這樣表面噴涂裝飾后外觀效果不良。內覆蓋件同相鄰零件的配合形狀尤為重要。②覆蓋件上的焊接面不允許存在起皺、回彈等成形質量問題。對不規則的形狀只能考慮用拉延成形制出焊接面，當采用彎曲工序制作焊接面時，應該選擇沒有變薄的沖壓方向為彎曲方向。工藝設計基礎1③覆蓋件在主成形工序之后，一般為修邊、翻邊等工序，在進行主成形工序的坯料形狀尺寸和成形工藝設計時，應充分考慮為后續工序提供良好的工藝條件，包括變形條件、模具結構、零件定位及送料和取件等。④覆蓋件上的孔一般應在零件成形之后沖出，以防先沖制的孔在成形過程中發生變形。如果孔位于不變形或變形極小的部位時，也可在零件成形前沖出。工藝設計基礎1⑤要盡量避免制件在工序之間的回轉和反轉。對制件剛性差或往下道工序傳送有困難的工序應放在最后，并設法使每道工序裝料、卸件的作業時間均等。為了縮短制造周期，完成一個覆蓋件的全套沖模的工序件在沖模中的位置應盡量一致，即使改變也應為90°或180°的改變。否則，就需要在沖模制造準備工作中為符合加工要求而改變主模型的沖壓方向，這需要增加很多時間和物質消耗。工藝設計基礎1工序數直接關系到壓力機數量、工裝數量、傳送裝置數量以及占地面積、人員和維修工作量等，實踐證明覆蓋件工序數越少，技術經濟效果越好。一個覆蓋件從板料到零件的過程中，各道工序尺寸和形狀如何逐次變化可用加工要領圖表示。工藝設計基礎1DL圖（DIELAYOUT）即沖壓工藝過程圖，是指對某汽車覆蓋件產品的形狀、尺寸進行科學分析后，制訂出最合理的沖壓工藝方案，并對各工序模具設計提出總布置的一種先進方法。它沖破了傳統的單工序各自設計、制造、調試的生產方式，避免了此生產方式帶來的各種弊病。DL圖中的通用符號如圖4-8所示。

DL圖2

DL圖2圖4-8DL圖中的通用符號ａ）基準點ｂ）沖模中心線ｃ）斜楔方向ｄ）送料方向ｅ）沖壓方向ｆ）工序順序ｇ）基準線

DL圖2DL圖（3D）汽車覆蓋件的沖壓工藝方案編制依據是產品的生產綱領。工藝方案應保證產品的高質量、生產的高效率和低成本。工藝方案31.小批量生產的汽車覆蓋件沖壓工藝方案小批量生產是指月產量小于1000件，此時的生產穩定性極差，形狀改變可能性大，模具選擇只要求拉深和成形工序使用沖模，模具壽命在5萬件以下。其他工序，如落料、修邊可在通用設備上剪裁，翻邊使用簡易胎模，沖孔用通用沖孔模或鉆床手工鉆孔。如果過多地選用沖模，雖然對保證質量有益，但對提高生產效益并無意義，且會使成本驟增。工藝方案32.中批量生產的汽車覆蓋件沖壓工藝方案當月產量大于1000件，且小于10000件(貨車)或30000件(轎車)時，被視為是中批量生產。其生產特點是比較穩定地長期生產，生產中形狀改變時有發生。模具選擇除要求拉深模采用沖模外，其他工序如果影響質量和勞動量大也要相應選用沖模，模具壽命要求在5萬件到30萬件。模具選擇系數為1∶2．5，亦即一個覆蓋件平均選擇2．5套沖模。工藝方案33.大批量生產的汽車覆蓋件沖壓工藝方案當月產量大于10000件(貨車)或30000件(轎車)，且小于100000件時，屬于大批量生產。其特點是生產處于長期穩定狀態，工件形狀改變的可能性小；工藝難易程度