MFC《金属板材成形》2024年第5期

发布时间:2024-5-31 | 杂志分类:其他
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MFC《金属板材成形》2024年第5期

技术 TECHNOLOGY 492024.05 金属板材成形形。在数值模拟中,选取摩擦系数来表示摩擦条件。试验方案为 : 锁死拉延筋强度为轻度、压边力 2500kN、冲压方向 -11°。摩擦系数为变量模拟结果,如表 3,在不同摩擦系数下滑移线极值与成形效果均有差异。如图 4~ 图 8 所示摩擦系数为 0.14 时大部分拉延不充分,滑移距离最长;摩擦系数为 0.15 时,拉延成形充分,滑移距离缩短;摩擦系数为 0.16 时,滑移距离基本不变,成形效果较好。摩擦系数为 0.17 时,滑移距离基本不变,成形效果较好。摩擦系数为 0.12 时,滑移距离减小,但有开裂风险。 拉延筋对滑移线的影响拉延筋能够为材料成型提供变形阻力,并根据塑性变形需求调节材料的流入量,其目的是使板材在成形过程中能够更好地贴合模具表面,减少板材的变形,同时还能够提高成形精度和表面质量。拉延筋的长度和宽度对成形的质量和效率都有重要影响。如果拉延筋过长或过宽,会导致板材过度拉伸,产生裂纹和毛刺等缺陷;而拉延筋过短或过窄,则无法达到预期的成形效果。在同步工程阶段,拉延筋的优化通常是通过加大拉延筋阻力系数,控制板料流入,在成型...
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MFC《金属板材成形》2024年第5期
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技术 TECHNOLOGY 49

2024.05 金属板材成形

形。在数值模拟中,选取摩擦系数来表示摩擦条件。试验方

案为 : 锁死拉延筋强度为轻度、压边力 2500kN、冲压方向

-11°。摩擦系数为变量模拟结果,如表 3,在不同摩擦系

数下滑移线极值与成形效果均有差异。如图 4~ 图 8 所示摩

擦系数为 0.14 时大部分拉延不充分,滑移距离最长;摩擦

系数为 0.15 时,拉延成形充分,滑移距离缩短;摩擦系数

为 0.16 时,滑移距离基本不变,成形效果较好。摩擦系数

为 0.17 时,滑移距离基本不变,成形效果较好。摩擦系数

为 0.12 时,滑移距离减小,但有开裂风险。

拉延筋对滑移线的影响

拉延筋能够为材料成型提供变形阻力,并根据塑性变形

需求调节材料的流入量,其目的是使板材在成形过程中能够

更好地贴合模具表面,减少板材的变形,同时还能够提高成

形精度和表面质量。拉延筋的长度和宽度对成形的质量和效

率都有重要影响。如果拉延筋过长或过宽,会导致板材过度

拉伸,产生裂纹和毛刺等缺陷;而拉延筋过短或过窄,则无

法达到预期的成形效果。

在同步工程阶段,拉延筋的优化通常是通过加大拉延筋

阻力系数,控制板料流入,在成型极限允许的情况下,尽可

能锁死板料,减少滑移,原则上没有流动就没有滑移产生。

如果成形不允许,则可通过调整 R 角两侧板料阻力系数的大

小,保证两侧板料流动平衡,使得滑移均匀分布于 R 角两侧,

达到减少滑移量的目的。

以下案例论述了如何通过改变不同位置的拉延筋的长

度、宽度,进而控制材料的流入量的。如下图,图 9 为原

工艺方案,筋条系数如图所示;图 11 为原工艺方案的滑移

距离,图 10 为左右两侧在拉延筋条外侧增加凸筋造型,高

约 2.0MM,宽度约 8MM,调整优化走料方案。可见滑移

线的滑移距离有了明显的改善,滑移线的滑移距离由原来的

15mm(图 11)缩减到 8mm(图 12)。

某车型发罩滑移线的现场调试方法

现场调试滑移线的原理与 CAE 分析的原理类似,冲压

角度由模具本身定义好了,因此现场的调试主要围绕着调节

压边力、摩擦系数及拉延筋的形式(包括形状、宽度等),

必要时,还需补焊机加拉延型面以调整材料的流动量。

发罩的棱线通常 R 角较小(R=5~ 20mm),并且棱

线左右对称,也无法通过调节冲压方向使其刚好处于 R 角

的平分线上,最终使得冲压后两侧的材料流动量不一致,产

生滑移线,因此只要有这种棱线的存在,是无法从根本上消

除滑移线的。如图 13,虽然 CAE 模拟结果显示滑移距离

图 9 图 13

图 10

图 11 图 12

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50 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.05

<7mm,但实际生产中受众多客观因素的影响,比如材料表

面的油膜厚度,材料种类等,会对影响滑移线的滑移距离,(如

图 14)实际的滑移距离为 15mm,在涂装喷漆后会产生较

明显的不良观感。

拉延筋由单筋改为双筋

拉延筋按照形状通常分为方筋、圆筋、槛筋三类,按照

筋条的个数通常又分为单筋和双筋。不同的拉延筋对材料的

阻力会有所不同(如图 15),最终使得材料流入量不同,以

满足不同零件的成型要求。

如图 16,该发罩拉延模两侧为单筋,能够控制住材料流

入,避免材料起皱,但也因此在棱线两侧滑移线的距离较大,

寻找材料不发生起皱与缩减滑移距离的平衡点,是现场调试

的重点。为了尽可能地减少材料,并排的双筋不太能符合要

求,故考虑(图 17)在单筋的外侧增加一拉延坎,以达到

双筋的成型效果,通过 Autoform 软件分析,结果显示棱线

R 角滑移距离仅为 8.257mm(图 18),滑移线对比原先的

15mm,得到显著改善,故按此方案对拉延筋进行补焊、加

工(如图 19),加工完毕后,经过十几轮的机床研合,并

且在材料单边增加 5mm 的情况下,实现了左棱线滑移距离

4mm, 右棱线滑移距离 6mm(如图 20)。

调节压边力大小与差值

根据以往的调试经验,压边力的增大会对滑移线的滑移

距离及零件的成型产生显著的影响,压边力小于某个临界值,

零件会拉延不充分,而零件大于某个临界值,则会拉裂。因

此需要在最小临界值和最大临界压边力之间找到一个最佳的

图 14

图 16

图 17

图 18 图 19

图 20

双拉延筋 单拉延筋 无拉延筋

图 15

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技术 TECHNOLOGY 51

2024.05 金属板材成形

压边力值。

现场调试主要是通过调节压机参数来改变压边力,如图

21,该发罩为正常压 264T 压边力出的拉延件,经品质确认

该右棱线滑移线滑移距离 8mm, 判断是不合格的。究其原因,

实际上是因为材料的流入量不足导致,接着我们尝试了压边

力下调 10%,再出件测量,发现左棱线滑移距离 3mm, 右

棱线滑移距离 6mm,经品质确认左右棱线滑移距离不一致,

板料明显向压边力值较大的一边滑动,并且经过现场对压边

圈的单边涂油验证(如图 22),最终验证了左右两侧压边力

不平衡这个猜想的正确性。最终的实施方案为放拉延筋以调

整流入量(如图 23)。

增加材料尺寸

根据工艺分析的标准及过往的调试经验,材料利用率决

定点板料边缘至内筋距离约为 5 ~ 10 mm 时,既能保证批

量生产的稳定性,又能保证较大的材料利用率拉延筋外板料

是否有浪费。(表 4)为某项目发罩外板现场调试出件板料

边界状态,其中方案一为补筋之后的板料边界状态,观察发

现,尽管板料未进入内筋,但由于设置了较大的压边力以控

制材料的流入量以保证生产的稳定性,导致了滑移线不合格

以及拉延筋位置的材料脱锌;方案二与方案三为材料单边加

宽 5mm 后的效果,材料流入比原先更多,解决了滑移线的

课题,但材料已流入筋内,经车间评估可满足生产,后续若

有生产异常,再检讨是否要加宽材料。

结束语

本文主要论述了锐棱滑移线的形成机理及现场的调试方

法,通过某车型的发罩,运用 Autoform 软件分析了不同冲

压角度、压边力、摩擦系数和拉延筋下的对发罩滑移线的影

响规律,并通过现场调试的实践过程,得出要想降低滑移线

对外观品质的影响,就要控制好板料的流入量和棱线位置的

应力。

图 21

图 23

图 22

表 4

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金属板材成形 2024.05

翼子板A柱回弹原因及其对策分析

文 | 叶梦彬·高级工程师·广州汽车集团乘用车有限公司

引言

近年,汽车造型开始流行翼子板与侧围分缝在汽车 A 柱

上,翼子板造型包含一段 A 柱(图 1)。这种造型谈不上说

好看,但却结结实实给翼子板的冲压增加了一些难度,尤其

是 A 柱的翻边回弹问题。工艺分析 CAE 是一种理想状态,

各个位置都是以垂直于法线方向翻边的,但实际模具上,翻

边都是以正冲方向或斜冲机构冲压方向翻边的。所以这个问

题在工艺分析的时候是不会暴露不出来的,只有到调试阶段,

涉及品质检查了,问题才会暴露。这是一个比较棘手的问题,

在不能明确原因的情况下,对策只能靠试,这就比较盲目。

下面我们就这个问题的原因进行讨论。

翼子板 A 柱的工艺及回弹状态

图 1. 带 A 柱的翼子板 图 2. 某车型翼子板

针对翼子板 A 柱的回弹问题,从回弹的状态及其工艺出发,并结合模具实际,分析了翼子板 A 柱在实际冲压中

回弹的产生原因并制定了对策,并介绍了对策的最终效果。

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技术 TECHNOLOGY 53

2024.05 金属板材成形

我们以某车型翼子板为例(图 2)。该翼子板的工艺为

拉延—切边—正翻边 + 整形—侧翻边 + 冲孔,A 柱工艺为第

三序翻边,由正翻 + 侧翻完成翻直角,第四序侧翻完成翻负

角(图 3)。A 柱在第三序翻边前,切边件贴模良好,第三

序翻边后,A 柱出现了明显的回弹,尤其翻边面,第四序 A

柱翻负角后回弹基本无变化。A 柱回弹如图 4 所示,最终完

成件 A 柱翻边面中间下塌超差,如图 5。

翼子板 A 柱的回弹原因和对策分析

所有的回弹都是因为应力的释放,翻边的回弹也不例外。

我们先分析一下翼子板 A 柱翻边的应力状态。该翼子板的 A

柱 CAE 模拟翻边后的应力状态如图 6,翻边区域存在压应

力,基本在 -300MPa 左右,翻边面存在一定拉应力,最大

150MPa 左右。材料屈服应力 180MPa。翻边面和翻边区

域翻边应力都<屈服强度,因此,翼子板 A 柱的翻边除了翻

遍 R 范围存在部分屈服,其余部位基本处于弹性形变状态,

在翻边后,应力的释放使 A 柱翻边面有较强的回弹趋势。

在 CAE 的理想状态下,翼子板 A 柱的翻边方向如图 7,

各个位置的翻边方向以该位置的法线方向进行翻边。在 CAE

软件模拟下,我们对翼子板 A 柱的回弹进行了分析,并对其

回弹量进行了补偿。但是在实际中,由于模具的冲压方向要

结合整个翼子板来考虑,同时,模具的翻边也不可能做到与

理想状态一样,能从各个点的法线方向进行翻边,而是必须

符合模具的冲压方向,要么正翻,要么侧翻且受模具空间限

制只能有一个侧翻方向。因此,实际在模具上,翼子板 A 柱

的翻边只能采用正翻 + 侧翻来完成(图 8)。实际的翻边方

向如图 9 所示,红色箭头表示该正向翻边,蓝色箭头表示侧

向翻边,侧翻先行翻边,正翻在侧翻完成后开始翻边,红点

表示过渡区。尽管无法对实际的翻边状态计算翻边的应力,

图 3. 翼子板 A 柱翻边工艺示意图(图 2 A-A 断面)

图 4. 翼子板回弹示意图

(图 2 B-B 断面)

图 5. 完成件的

A 柱实际状态

图 6. 翼子板 A 柱翻边的应力状态

图 7. 理想状态下的翻边方向

图 8. 实际模具上翼子板 A 柱的翻边

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金属板材成形 2024.05

但是对比理想状态和实际状态的翻边方向,可以确认的是,

在当前的工艺下,正翻范围,正翻的翻边方向与各位置法线

方向夹角越大。夹角越大,翻边造成的压应力越大。而侧翻

范围,侧翻的翻边方向与各位置发现方向夹角很小,引起的

翻边压应力很小。正翻翻边范围越大,正翻造成的翻边应力

越大。这个应力超越了理想状态的分析,CAE 的补偿是按

理想状态计算的,实际冲压产生的回弹量要大于理想状态。

这就是翼子板 A 柱翻边实际冲压中出现较大回弹的原因。

为了解决该翼子板 A 柱翻边的回弹问题,调试团队曾对

第三序模具的型面进行了重新加工,试图对 A 柱的回弹进行

补偿。但是对策实施后,基本没有效果。原因是在第三序进

行回弹补偿,即改变第三序的型面弧度,但是板件在第三序

板件是不屈服的,型面弧度的少量增大,不足以对板件造成

变化,在完成冲压、压料板施加的压应力消失后,板件即发

生回弹,恢复原来状态(图 10)。这就是这个对策没有效果

的原因。

根据前面分析的结论:正翻翻边范围越大,正翻造成的

翻边应力越大,如果减小翼子板 A 柱正向翻边的区域,尤其

减小 A 柱正向翻边的翻边方向与法线方向差异较大的区域,

A 柱翻边的应力将会有效减小,从而实现回弹的减小。这就

是减小翼子板 A 柱翻边回弹的对策。随着的减小,侧翻区域

相应扩大,在接近正翻的侧翻区域的翻边方向与该位置的法

线夹角也将不断正向翻边区域扩大。如果正向翻边区域过小,

侧翻造成的翻边压应力的增加超越了正向翻边减小带来的压

应力减小量,翻边回弹又将会增大。所以正向翻边和侧向翻

边的过渡位置要选择适当。如图 11。

图 10. 翼子板 A 柱回弹实施补偿对策前后状态

图 11. 减小翼子板 A 柱回弹的对策

图 9. 翼子板 A 柱实际在模具上的翻边方向

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技术 TECHNOLOGY 55

2024.05 金属板材成形

图 12. 模具侧翻边镶块进行了加高 图 13. 对策实施效果

对策的实施及效果

在明确了对策并经沟通和落实施工安排后,对模具进行

了改造,模具侧翻镶块工作部位进行了焊补加高(图 12),

同时对上模镶块进行了对应避空加工。改造完成后,模具上

机冲压验证,回弹得到了有效控制(图 13)。

结束语

翻边回弹是钣金冲压中常见的一种现象。采用回弹补偿

解决回弹问题的对策比较难以把握对策实施程度和效果。因

此,在不引起造型发生明显变化影响品质的前提下,我们通

常会采取增加关键部位的变形量,促使该部位硬化来解决回

弹。但是,翼子板 A 柱的回弹属于不能采用变形硬化为对策,

采用回弹补偿必须在拉延实施并且不好把握的情况。在解决

问题之前,我们一定要分析和明确其原因,才能正确的制订

对策。

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金属板材成形 2024.05

汽车覆盖件的冲压工艺设计

文 | 叶梦彬·高级工程师·广州汽车集团乘用车有限公司

引言

汽车覆盖件零件的冲压工艺设计,是对产品的制造成本、

品质,模具的寿命起决定性作用的关键设计 , 是一项很重要

的工作。汽车覆盖件模具设计是否成功,最关键的就是工艺

设计。在冲压领域,工艺设计极为重要,工艺设计好了就等

于完成了 50%的设计工作量,工艺设计决定了模具设计的成

败。

本文根据笔者二十几年的工艺、模具设计工作经验和模

具调试、疑难问题解决的经验,对汽车覆盖件模具的工艺设

计的设计思路、方法做一个总结,希望能对年轻一代从事汽

车冲压设计的工程人员有所帮助。

冲压工艺设计人员的职责

首先我们谈谈冲压工艺设计人员的职责。工艺设计人员

的职责有 2 个方面。

一、向前一工序也就是产品设计部门(汽研院 ) 反馈生

产上的要求;

二、向后一工序也就是模具设计人员下达指示。

尽管汽车总体结构都差不多,但是汽车造型多种多样,

各汽车覆盖件也各有特点。冲压生产的方式有无数多,各个

生产方式又各具千差万别的特征。产品由产品设计部门表现

为具体的形式,工艺设计人员的职责就是选择和设计最合适

的产品的生产方式。

相反地,工艺设计人员也可以从先决定好的生产方式出

发,要求产品设计部门变更产品造型等。象这样的互相联络

沟通,可以用开会的形式,也可以用书面联络。要进行多次

联络沟通,最后达成一个理想的方案。

明确产品的技术要求、质量要求,从而分析、制定出从

质量、成本方面满足产品条件的最合适生产方式,并将其用

工艺表的形式交给模具设计人员。这就是工艺设计人员的工

作职责。

冲压工艺的构思

工艺设计并不是光靠过去的经验简单地决定就行了,必

本文主要介绍汽车覆盖件的冲压工艺的设计思路、方法。从工艺构思,到工艺设计的几个重点,包括冲压方向、

拉延压边面、拉延工艺补充、后工序的工艺组合、工艺的分析检讨等,做了介绍,并对工艺设计的一般流程进行了总结。

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技术 TECHNOLOGY 57

2024.05 金属板材成形

须经过周密的考虑。在开始设计之前,我们要进行反复的构

思和分析。

在开始冲压工艺的构思的时候,我们需要明确这两点:

(1)工艺的加工顺序不是一成不变的。它会因当时的

实际情况产生很大的变化,也会因为设备差异受到局限。而

且技术不断地向前发展,即使对同系列的产品上一次设计的

工艺是成功的,这一次不能又采用同样的保守方法。

(2)工艺设计多少要冒一定的风险。我们必须用超前

的眼光看待、预见,进而进行 CAE 模拟分析和判断,对存

在的问题制定对策再进一步模拟分析,这个工作要反复进行

多次,将风险降到最低,然后予以实施。

明确了以上两点,再全面的对产品设计部门给出的产品

的技术和质量要求、产品工艺性、生产性、产品材质、生产

设备、生产安全性和成本等方面进行技术和经济方面的分析,

并进行平衡、协调来设定基本的冲压工艺方案。要抓住产品

的主要特征,确保这个主要特征的品质达到设计要求。这个

主要特征能否良好成形严重影响着汽车的外观造型设计品

质,尤其是侧围、翼子板的主要特征。汽车车体零件中,侧

围与翼子板是表现车体特征的最重要零件。

影响侧围、翼子板等主要特征件的外观造型的因素有很

多,质量上要求优良的面品品质,成型加工困难。在所有成

形工序中,拉深工序比其他的成形工序受零件形状的影响最

大,拉深的好坏直接关系到零件品质进而影响到成本,而且

其工序设计必须要充分考虑各不同生产线的设备条件。因此,

进行工艺设计时,最重要的是设计拉延工艺。这是工艺设计

的第一个要点。

拉延需要整体良好成型,特别是产品中央部分要尽量棱

线清晰、造型实现良好,而且尽可能做到不需要二次成形,

这是拉延工艺的基本要求。冲压零件占材料费的比例大,尤

其侧围、带天窗顶蓬等又是材料利用率低的形状,尺寸大,

对材料利用率影响大,进而对车的成本也造成影响,因此,

要注意材料利用率。这是工艺设计的第二个要点。

工艺设计的第三个要点是将设备条件作为先决条件。日

系汽车公司的冲压线基本上由 4 台压力机构成 1 条生产线,

欧美系由 5 台、6 台压力机的生产线。必须确保冲压工艺控

制在生产线工序数以内。

工艺设计

冲压工艺设计,在完成了产品特征分析和工艺思路构思,

并与产品设计人员充分沟通、修改、优化了产品造型之后,

工艺设计就正式开始了。工艺设计的主要工作包括冲压方向

的确定、拉延深度和压料面的确定、工艺补充的设计、成形

的次序和组合等等,下面逐一进行介绍。

冲压方向的设计

冲压方向是工艺设计首要解决的问题。

拉延工序冲压方向的设定准则:冲压方向的设计以能满

足大多数特征局部的成型要求,或能满足最重要的特征局部

的成型要求,并能获得最好的冲压质量为准则进行确定。

例如门外板,如图 1。

在 圆 圈 处 棱 线 R 比 较 大 的 情 况 下( 比 如 图 1 左,

R6),拉延时棱线处不会出现开裂,设计拉延工艺会以有

利于满足大多数特征局部的成型要求和获得最好的冲压质量

为准则来确定冲压方向(比如 15°)。但是如果圆圈处棱

线 R 角很小(比如图 1 右,R1 或更小),如果还按上述原

则确定冲压方向,棱线将出现严重滑移甚至开裂,这种情况

下,就要调整冲压方向,以优先保证棱线拉延不开裂、不严

重滑移,品质可以接受为重点,同时兼顾其他局部特征的成

型,获得总体可以接受的冲压质量为原则设计冲压方向(比

如 22°)。

产品(零件)是装在车身上的,产品相对于车身坐标系

有对应的坐标线。设计中通常以产品中心为基准点(一般取

坐标值为整数点),如果是左右件一起冲,通常选取左右件

基点的中点作为新基点,基于基准点的坐标线就是基准线。

冲压方向不一定重合于基准线,通常是将零件相对于基准线

经过一定角度的旋转,找到一个最适合成型的方向作为冲压

方向。冲压方向的设计以基准点为基准(原点)进行旋转,

在冲压方向上建立新的设计用坐标系,以前 2 维设计时要标

注出这个坐标系相对于原基准坐标系的旋转角度(例如 X-Y

图 1

第60页

58 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.05

平面什么方向旋转多少度、X-Z 平面什么方向旋转多少度

等), 如图 2 所示。现在 3 维设计只要在空间上显示出来就

可以了。

产品原坐标系通常以 XYZ 命名,如果进行了一次旋转,

新坐标系通常以 X’Y’Z’命名,旋转两次则以 X’’Y’’Z’’

命名。

冲压方向的设定要注意产品的基准线。侧围前立柱,中

立柱部与基准线基本垂直,所以尽量不要倾斜。要充分考虑

防止侧围尾部(后翼子板部)、翼子板、门外板等产生拉延痕、

严重滑移、拉延开裂等质量问题,并根据需要对冲压方向进

行适当调整(如图 3 所示)。

为了使产品表面不会出现拉延痕、双骨、开裂等不良,

拉延工序从成形性、作业性来讲都希望拉深深度尽量一致(以

侧围为例,如图 4:A 约等于 B),达到拉延深度的基本平衡。

如果不能做到周圈拉延深度基本一致,至少对向拉延深度要

接近(例如一些结构件、一些地板件等)。

拉延还要注意使如图 5 所示 1 ~ 8 等相邻的各截面的材

料线长差不要剧烈变化,来决定冲压方向。线长差异大意味

着材料流入差异大,小范围内出现材料流入差异大,拉延容

易产生起皱、变形、开裂等问题并且不好调试。

后序的冲压方向优先考虑与拉延工序一致,后序工序间

冲压方向也应优先考虑一致。但后序与拉延、后序与后序之

间,冲压方向不是必须一致,重点还是要看后序工艺需要,

还要考虑生产方式和生产线自动化功能的限制。

压边面的设计

拉延能否良好成型,压边面的设计是另一个关键因素。

压料面的设计,第一个要求是压料面要设定为材料容易流入

的形状,不要有不规则的造型造成成型困难。压边面设计的

第二个要求是用压边圈压住材料后,材料不起皱、不弯曲。

如果压边面压住材料后,模芯部分材料有弯曲、起皱,就会

产生变形等品质问题。内板形状在成型过程中还可以吸收一

定程度的起皱、弯曲,所以问题不大,但外板件形状部发生

有起皱、弯曲时,拉延后即使被吸收到凭眼睛看很难发现,

一旦打油石或对光确认,变形仍然会很明显。为了确保外板

件拉延时材料不起皱不弯曲,要求外板拉延工序板料放在下

模上面的时候凸模型面必须与板料良好接触。

图 2

图 4

图 5

图 3

第61页

技术 TECHNOLOGY 59

2024.05 金属板材成形

压料面的设计要点是:1、有利于材料流入;2、控制和

平衡材料的流入,不管从哪个方向的材料流入,所受阻力都

是均匀的;3、控制和平衡拉延深度和拉延状态;4、特别是

要尽量保证成型时从材料的中央部位开始成形。

压料面设计的方法是:1、根据经验和成熟案例,以平

衡拉延深度和拉延状态、材料流入为原则做出压边面并进行

修正,设计的压料面要保证成型从材料的中央部位开始;2、

以控制和平衡材料流动为原则设计拉延筋;3、反复分析优化、

模拟、评审,完成工艺补充的设计。

拉延筋是压料面上调整材料流入的关键因素,要特别注

意拉延筋的设计。实际工艺设计中不能奢望遇到如图 3 所示

的有均匀的拉深深度的情况,要设计拉延筋并配以拉延筋的

造型变化(如造型、深度、R 角等)来改变材料流动以获得

材料流入量的平衡。另外,拉延筋具有增大材料锁紧力,提

高大的成型面的刚性的作用,且作用非常大。拉延筋在设计

好分模线后再设计。

另外,还要注意送、取件的分析和、设计。压料面必须

设定为容易送件的面,同时注意其高度,要求送件后材料的

状态稳定性好,加工完后也容易取件。

零件型面与压料面连接的设计

零件型面与压料面的连接,决定了材料能否有效流入。

因此,需要在设计如何连接的时候对零件型面的周边部分进

行分析和修改、优化。比如带翻边的零件,翻边部位要进行

展平或修改、加大 R 角以利于材料流动。所有这些展平或者

R 的修改,需要以能最后成型出合格的产品为原则来进行设

计。因此,其设计原则是:零件与压料面的连接以有利于拉

延材料流动、有利于后序修正零件形状使最终件合格为原则

进行设计。

这些设计工作包括:

零件边缘造型要进行调整、修正、连接、补充,使利于

材料流动,有利于提升拉延件品质;

连接部的设计要确保各局部的形状在切边后能通过后序

切边、整形、翻边等工艺把造型修正到符合产品造型,不影

响最终的产品质量;

对于连接设计后拉延成型有困难的部位要进行设计修

正,使利于拉延成型,并设计好后序的整形工艺,确保通过

整形最后能获得合格产品;

设计中要关注造型修正时板料的线长变化,按料厚不变

原则分析确定出切边线,造型修正要有利于后序切边,原则

上应确保切边线在分模线以内;

要注意拉延深度、材料流入的平衡,相邻位置不能差异

太大出现急剧变化;

最后要进行材料的起皱、开裂、变形、变薄分析预测和

反复模拟,对于预计会出品质问题的要有对应对策。

这一阶段,我们还要完成分模线的初步设计。分模线的

设计原则是:

以压料面和零件修正后的造型周圈连接线为分模线,并

根据工艺需要进行适当修正调整;

分模线原则上设计在切边线之外。除了一些特别的零件,

如个别设计独特的地板,绝大多数模具的分模线都应设计在

切边线之外。如果必须有部分超出切边线,那么模具设计时

压边圈必须要打死才能确保成形。

水平面上看分模线不能有急剧的曲线变化,及最小水平

面 R 不能太小,一般来说应在 R20 以上。

工艺补充的设计

工艺补充主要应用于拉延工艺。设计的目的和原则是有

利于成型或者有利于提高质量。主要用于调节材料流入、提

高成形工艺性,也有用于提高局部刚性、消除局部起皱或变

形、为后序预留材料防止整形开裂等。

工艺补充的设计的方法是在零件数模上朝着有利于成型

或者有利于提高质量的方向进行修改补充。注意积累经验和

参考类似的成功案例进行设计,并依靠 CAE 进行充分的模

拟验证。注意参考不是照抄,要体现优化和进步。分模线内

的工艺补充主要用于辅助成型,通常是一个曲面、一个凸包、

一条筋等,用于提高局部成型工艺性或者刚性等。如侧围尾

灯上下部、后轮拱的补充面、各种吸料包、各种提高刚性、

调整材料流动的筋等。分模线以外的工艺补充是指压料面和

拉延筋,用于控制和平衡材料流入,是最重要最基础的工艺

补充。

分模线内的工艺补充的设计步骤:

1)分析 : A) 哪里有缺口需要连接面(如侧围尾灯处、

翼子板大灯处等缺口位置);B) 哪里需要平衡拉延状态(如

侧围前立柱和侧围后轮拱位置等);C) 哪里要加大面、哪里

需要修改面才能拉延出来;D) 哪里需要提高刚性;E) 哪里

有起皱需要撑开料;F) 哪里需要加大变形提高刚性;F) 哪

里需要预储材料放置后序开暗裂等;

第62页

60 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.05

2)参考以往的成功经验和做法以有利于成型和保证质

量为原则分别对各位置做出初步方案;3)多次分析优化、

模拟、讨论、评审、再优化,直至完成工艺补充的设计。

绝大多数工艺补充都是设计在切边线以外的废料区。如

果在产品区,需要考虑会否带来品质方面的影响和给后序工

艺造成的影响,以及能否消除影响。同时,工艺补充尽量不

要降低材料的利用率。

后序工艺的设计

后工序工艺设计的目的:后工序工艺设计主要是进行切

边(切除废料)、冲孔、翻边设计,并将与最终产品局部造

型有差异的位置进行整形、翻边,使冲件符合产品造型。一

句话,拉延工艺设计就是设计一个能成型出核心和基本特征

的成形方案,后序工艺设计就是设计后序工艺成形的次序和

组合,使拉延件通过后序成形,最终成为我们想要的零件。

一般来说,后序没有拉延,但是如果受制于造型特征或

设备能力限制等原因,拉延工序不能一次拉延成型,第二序

工艺必须设计二次拉延。这一二次拉延我们通常不称为拉延,

而是叫整形。

后序工艺设计的步骤

1)分析、设计出整体和各局部达成最终产品造型特征

所需的工艺内容;

2)进行各工艺之间内容的分工组合,达到在规定的工

序内冲出合格产品的目标;

3)分析、修正工艺设计确保每一工序所承担的工艺内

容在所在工序内都能组合起来、能实现工艺目标,即确保工

艺设计在模具设计上可行(这也是工艺设计人员必须精通模

具设计的原因)。

4)如果后序设计中发现产品设计有不合适的、工艺上

达成有困难的、可以优化的部位的设计,要及时与产品设计

人员沟通,取得理解、实现产品优化。

工艺的检讨优化设计

所有工艺设计完成之后,还必须进行工艺的检讨、评审、

优化,这些工作包括:

1)根据各工序的工艺内容分析各工序工艺可行性,除

了关注起皱、开暗裂等问题,还要关注会否出现滑移、拉延痕、

形变等面品问题;

2)根据各工序的工艺内容分析计算成型力及生产线(压

机、自动化等)匹配性;

3)根据工艺设计要求和过往不良的反映,分析、预测

为了确保达到要求精度还需要考虑哪些成形特性(翘曲、回

弹、模具磨合性等);

4)反复分析、模拟、修改、评审,最后制作出各个工

序的加工工艺图。

经过多次重复的 CAE、多次修改检讨,甚至提 ECR 要

求修改产品、才能最大限度的提升工艺设计的可行性,减少

模具制造和调试尤其模具调试中的问题,减少调试时间。工

艺图的好坏影响到产品外观、品质、调试时间,进一步影响

到能否顺利投产。

以下分别是设计完成的一个二维和一个三维的工艺图(图

6,图 7)。

工艺设计的一般流程

以上基本介绍了工艺设计的所有内容。在这里,再总结

一下工艺的流程。

图 6

图 7

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技术 TECHNOLOGY 61

2024.05 金属板材成形

图 8

结束语

汽车覆盖件的冲压工艺设计并不复杂,只要具备一定的

工艺知识,懂得模具设计,具备一定的经验,按照以上流程

都可以很好的设计出来。各车系的汽车结构设计基本差不多,

其覆盖件造型设计也差不多(特别是门内板),差异通常只

是局部的造型差异,因而汽车覆盖件的工艺设计是可以参考

很多成功的设计的。设计的时候,适当的参考很有必要,但

是要记住的是,参考不是照抄,每一个设计都应该追求进步。

这样,冲压工艺技术能力才能不断的进步和发展。

第64页

62 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.05

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技术 TECHNOLOGY 63

2024.05 金属板材成形

第66页

64 TECHNOLOGY 技术

金属板材成形 2024.05

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技术 TECHNOLOGY 65

2024.05 金属板材成形

第68页

66 INFORMATION 信息

金属板材成形 2024.05

部分优秀金属板材成形加工企业

浙江万越电气有限公司 宁波市金泓钣金制造有限公司

常熟市盛大金属制品有限公司

MFC NO.00002 MFC NO.00003

产品

农用机械,医疗配件,气动阀盖体,耐材保护壳,钣金件

制品分类

大型拉伸件

生产设备

大中小型拉伸机,冲床,激光切割机,折弯机

产品

GCK 抽 屉 柜 柜 体、GCS 抽 屉 柜 壳 体、MNS 配 电 柜、

KYN28A-12 中置柜、GGD 柜架等高低压成套柜体

产品

激光切割、剪板折弯打孔、焊接等

制品分类

钣金

生产设备

专业钣金加工设备

制品分类

钣金

地址:浙江省温州乐清市翁垟街道曙光村

联系人:郑先生

手机:15858817737

地址:宁波市鄞州区五乡时代路 56 号

手机:13780090377

电话:0574-87808792

产品 制品分类 生产设备

加工区域分布图

江浙沪

3

江浙沪

1

2

MFC NO.00716

MFC NO.00717 MFC NO.00718

地址:江苏省苏州市常熟市

电话:0512—52586666

手机:13906238005

生产设备

大型进口激光切割,火焰切割,数控剪板机,折弯机,开槽

第69页

信息 INFORMATION 67

2024.05 金属板材成形

6 7

4 5

宁波弘历精工有限公司 宁波和正精密钣金有限公司

苏州市昊源达智能科技有限公司 宁波市启翼金属制品有限公司

MFC NO.00719

MFC NO.00721

MFC NO.00720

MFC NO.00722

制品分类

冲压、钣金

制品分类

钣金、冲压

生产设备

激光和数冲等下料设备 4 台,精密数控折弯机 7 台,冲压

设备 20 台,表面处理及喷塑线一条,焊接及辅助设备 10

多台

生产设备

力星激光切割机、金方圆折弯机、剪板机、卷板机、数控攻

丝机、交直流气体保护焊设备、钻床、车床以及各类辅助设

地址 : 浙江省宁波市北仑区小港街道经四路 28 号

联系人:杨经理 手机:1586-7829-718

电话:0574-8619-6192

地址:东钱湖旅游度假区宝源路 2 号

手机:13566034678

产品

从事自动化机架制造

产品

机箱、机架、五金冲压、不锈钢制品

制品分类

钣金

制品分类

冲压、钣金

生产设备

激光切割机,折弯机 , 大型龙门加工,焊接 , 大型喷涂中心

生产设备

专业冲压钣金加工设备

产品

从事钣金加工、生产各类金属钣金零部件以及各类冲压零件

产品

各类激光切割冲压件加工制作,电子医疗、新能源钣金设计

加工,各类液晶屏支架,LED 屏机箱、机柜金属钣金类产

品及配套钣金

地址:钻石路江苏省苏州市相城区钻石路 1999 号

联系人:杨再兴 - 总经理

电话:13915545153

地址:慈溪市宗汉街道历新路 49 号

手机:15305843222

第70页

68 INFORMATION 信息

金属板材成形 2024.05

10 11

8 9

宁波奉化三兄尔金属制品有限公司 宁波万金精密科技股份有限公司

宁波雷鹰壳体制作有限公司 宁波德业科技股份有限公司

MFC NO.000723

MFC NO.00725

MFC NO.00724

MFC NO.00726

产品

各种类型的不锈钢拉伸冲压模具和不锈钢制品

产品

工业级数控钣金结构件及配套集成

制品分类

冲压、钣金

制品分类

钣金

生产设备

钣金加工设备,CNC加工中心 数控拉伸机 数控激光切

割机、数控转塔冲床、数控折弯机、数控剪板机、各种焊接

打磨抛光设备

生产设备

专业钣金加工设备

地址:宁波鄞州区石矸街道上王村下王 429 号

联系人:袁先生 手机:13685880878

电话:0574-86863623

地址:中国浙江省宁波市鄞州区东钱湖梅湖创新工业园四香路 10 号

联系人:李经理 手机:+86 133 9668 3838

电话:+86 574 8832 7555

产品

高低压成套电气设备及柜架、壳体

产品

全系列光伏逆变器、储能电池包、除湿机为代表的环境电器

及热交换器

制品分类

钣金加工

制品分类

钣金加工

生产设备

数控剪折冲设备及激光切割机

生产设备

专业钣金加工设备

地址:浙江省宁波市镇海区骆驼街道荣吉路 518 号

联系人:王笃杰

手机:13906696355

地址:浙江省宁波市北仑区大碶甬江南路 26 号

电话:(86)0574-86222335

第71页

Deburring machine specially designed for laser cutting parts

专门为激光切割零件设计的去毛刺机

SG1030-NG+JS

去毛刺机

地址: 杭州市余杭区瓶窑镇彭安路53-1号 电话:0571-88524368 联系人: 龚先生 13968085257

第72页

做世界一流的高端装备与智能制造解决方案供应商

第82页

选择普玛宝,与专业和活力合作共进

以集成驱动变革

开启制造业的变革

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