第二章车身冲压案例

第二章车身冲压第一节：汽车车身覆盖件第二节：汽车冲压生产线第三节：冲压工艺流程第四节：典型车身冲压模具第五节：冲压质量检验与安全从质量分析来看，轿车车身占整车的40%～60%，载重车车身（又称驾驶室）占整车的20%～30%；从制造成本上来看，轿车车身占整车的50%～70%，载货车车身占整车的15%～30%从汽车发展趋势来看，人们对汽车的安全性、舒适性、新颖性以及豪华档次等特色的要求将越来越高，而这些特色很多要通过汽车车身来体现汽车车身是一个形状复杂的空间薄壁壳体。它的主要零部件均由钢板冲压焊接而成，然后进行涂漆以增加美观和防蚀性，最后装上各种内饰件，形成完整的车身。前言轿车的车身通常是由覆盖件和一般冲压件构成的。覆盖件按作用和要求可分为三类：内覆盖件、外覆盖件和骨架件。第一节汽车车身覆盖件一、汽车车身结构汽车的车身主要由发动机盖，行李箱盖，车顶，车门，翼子板，前后底板等组成。车身主要构件冲压件所用的材料均为冷轧（zha)薄钢板，按冲压级别可分：最复杂拉深级（用ZF表示）、很复杂拉深级（HF）、复杂拉深级（F）、最拉深级（Z）、深拉深级（S）、普通拉深级（P）镀锌板的拉深性能优越常使用在车身覆盖件，镀锌板有单面和双面镀锌板两种。常见镀锌板号牌有st1203、st1303、st1403、st1305、st1405、08ZF等。号牌中st12，st13，st14表示材料塑性，数字越大，塑性越好，“03”“05”表示材料表面质量，05表面光洁，缺陷少，常用于外覆件。外、内覆盖件钢板厚度通常为0.7~1.5mm;骨架钢板厚度通常为1.1mm,1.2mm,1.5mm,2.5mm二、汽车车身材料二、对汽车车身覆盖件的要求1.表面质量：覆盖件表面不允许波纹、皱纹、凹痕、边缘拉痕、擦伤以及其他破坏表面完美的缺陷。2.尺寸和形状应符合覆盖件图和汽车主模型：覆盖件间的装配多用点焊，间用螺钉连接。装配连接处的两个覆盖件的空间曲面必须一致，衔接处也是如此。3.刚性：在拉延过程中，由于材料的塑性变形不够而使覆盖件的一些部位刚性差，造成覆盖件受振动后就会产生空洞声。4.工艺性：覆盖件的工艺性关键在于拉延的可能性和可靠性，即拉延的工艺性。而拉延工艺性的好坏主要取决于覆盖件的形状。第二节汽车冲压生产线一、冲压设备冲压车间主要设备有压力机、开卷机和剪板机。在汽车冲压车间常见压力机有曲轴压力机和偏心压力机两种。开卷机是金属板材校平的专用设备,用于校平线钢板、不平整板可根据相关配置组成开卷、校平、剪切生产线和其它板材制品生产线。应用于卷料的自动开卷功能工作原理：电动机1————带轮（飞轮）2————齿轮传动（减速增扭）3、4————离合器5————曲柄连杆机构6——————滑块7闭式压力机：刚性好，加工形状复杂，尺寸较大的顶盖、门板、前盖和翼子板等。开式压力机：刚性较差，但操作方便，主要加工小型冲压件。闭式压力机：闭式四点双动压力机、闭式四点单动压力机、闭式双点压力机。注：点指曲柄；动指电动机二、汽车车身冲压生产特点1、拉深工序多采用宽台面双动压力机双动压力机有分别运动的内、外两个滑块，内滑块提供拉深成形力，外滑块提供很大而稳定的压边力，有利于拉深过程中压边力的控制。因此，汽车覆盖件的拉深工序广泛采用（10000～20000）kN的双动压力机。（大行程和大拉深力，大压边力）2、广泛采用单动宽台面多点压力机由于汽车覆盖件轮廓尺寸大而材料厚度小，所需台面尺寸较大，在修边、校形、翻边、冲孔等工序的偏心力较大，因而广泛采用宽台面多点压力机。3、广泛采用冲压生产线汽车车身生产都是大批量生产，为提高生产效率、稳定质量，一般采用冲压生产线方式生产。三、冲压生产线冲压生产的机械化和自动化主要表现在：坯料准备、使用卷材、带料，实现卷材的开卷、校平和落料自动化汽车覆盖件冲压生产的全自动化是在单机自动化的基础上。根据产量的不同，生产线的自动化程度也不同。半自动化生产线：人工上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件；自动化生产线：自动上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件；全自动化生产线（如图）：卷材开卷线、上料、涂润滑油、取件、工序件翻转、输送、工序件的质量检测等全部由程序控制或电脑控制，全生产线实现无人化生产。1.压力机单机机械化和自动化自动化的压力机安装了自动上、下料装置。最常用的自动下（卸）料装置是各种类型的机械手或接触器。它们大多数安装在压力机上，也有的是单独安装。上料比下料困难，因为上料时的定位要求更严格。2.冲压自动线的机械化装置冲压自动生产线的机械化装置由上料、下料、翻转和传送等装置构成。上料装置也称为拆垛进给装置，是汽车覆盖件冲压自动线必不可少的机械化装置。图2-11为一种上料装置示意图。上料装置包括：料台、举升机构、吸料进给器、涂油装置，双料检测器和上料器。上料下料装置是一种用于两台压力机之间的组合式结构，同时完成工作的下料、传送和上料三种动作。有时还有翻转。翻转装置一般是由驱动系统、间歇运动机构、旋转轮和过载离合器等组成。图2-12翻转装置示意图。3.冲压自动生产线冲压自动生产线，按其机械结构，可分为刚性连接的自动线和柔性连接的半自动生产线。柔性半自动化生产线柔性连接的半自动生产线：调整方便，机动灵活，通用性好，适用于产量不是很大的情况。有人工参与。刚性连接的全自动生产线由一个贯通全线的刚性滑架构成，整个滑架与压力机同步动作，分别完成包括夹紧、进给、松开和复位等动作在内的工作循环。要求：压力机间距离相等或共位成倍数四、坯料准备的自动化和机械化用来剪切板料的普通剪板机的机械化一般由升降料台、板料的分放机构、送料机构、定位机构、出料机构和堆垛机构等组成五、废料处理方式（由于生产量大，废料多，原材料的25%——40%）1）废料的收集。2）由地下输送带将废料送处理车间；3）用打包机打包成块；4）将压好的废料块由专用运输车送出。第三节冲压工艺流程一、冷冲模的基本结构冷冲模的基本结构分为上，下两部分，上半部分有模柄，上模座，上模垫板，上模固定板，凸模，卸料板，卸料橡皮(弹簧)，推料杆，内六角螺栓，圆柱销，(圆锥销)等；下半部分有下模座，下模垫板，凹模，定位板以及导柱导套等。如图二、冲压工艺相关概念冲压工艺流程概括起来可分为两大类：一类是分离工序，主要包括剪裁，冲裁（落料、冲边、切边）等，其特点是板料受外力后，剪切应力超过剪切强度极限τ，使得板料发生剪裂而分离。另一类是变形工序或成形工序，主要包括弯曲、拉延及成形（起伏即凸筋和凹行翻边）等，其特点是板料受外力后，应力超过屈服极限Q，但低于抗拉强度经塑性变形后成一定形状。1.冲压的工艺术语下死点是压力机滑块上下运动的下端终点。上死点是压力机滑块上下运动的上端终点。工件是已完成工艺文件规定的各道工序的冲件。工序件是已经冲压的坯料或冲件，但尚须进一步冲压。冲件是坯料经过一道或多道冲压工序后的统称，也就是工序件和工件的统称。出件是使已冲过的工（序）件从模具中外出。出件装置是使已冲过的工（序）件从模具中外出的装置。闭合高度是冲模在工作位置下极点时上模座上平面至下模座下平面的距离。行程是压力机滑块上下运动两端终点间的距离。1.分离工序相关工艺术语冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。冲裁包含：落料、冲孔、冲缺、冲槽、切断、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序。3.变形工序相关工艺术语变形工序包括：弯曲、拉延、拉深、压凸、压筋、卷边、校平、卷边、整形、翻边等。三、典型零件的冲压工艺流程卷材经过开卷、校平、落料后进入冲压生产线（如图）。冲压车间置备的大小不一的模具，就是用来压制轿车上各种冲压件的。复杂的冲压件往往需要几副模具，经过几道工序才能完成。1.发动机盖外板冲压工艺流程发动机盖外板其冲压工艺流程采用五道工序：（1）上拉延油，如图。（2）拉深，如图（3）切边，在单动压力机上切边冲孔，通常4人操作，每次行程1件。（4）切边翻边，在单动压力机上翻边切，通常4人操作，每次行程1件。（5）翻边，在单动压力机上翻边，通常2人操作，每次行程一件。Gì扭传法33居坚J去2.左前门外板冲压工艺流程左前门外板冲压工艺流程采用六道工序：（1）上拉延油；（2）拉深，在单动压力机上拉深，4人操作，每次行程1件。（3）冲孔，在单动压力机上冲孔。4人操作每次行程1件。（4）切边、冲孔，在单动机上切边、冲孔。4人操作每次行程1件。（5）成形，翻边。在单动机上成形，4人操作。每次行程1件。（6）成形。在单动压力机上成形，4人操作，每次行程1件。五、宝马汽车侧围的冲压工艺流程5、中间成型件和冲压过程ρ每当7、再归中压件流水线ρGì扭传志提居坚J去+lφJ6、再i中压件和上冲压件4+l8、上架ρ第四节典型车身冲压模具一、拉延（深）模拉延模主要由固定座、压边圈、顶出器、凸模和凹模五个部件组成。图。凹模凸模压边1．凸模及其它组件自润导板：主要起导向作用，材质通常是HT300（HT:灰口铸铁300:抗拉强度300MPa）；调整垫块：主要用来调整凸模及压边圈是否敦实，材质通常是45（45号钢为优质碳素结构用钢）；铸入式起重棒：主要是用在起吊模具，材质通常是45.2.压边圈及其它组件压边圈本体：材质通常采用MoCr铸铁（钼铬铸铁）；压力调整垫：用来调整压边力等，材质通常为45；定位板组件：主要用于毛坯板料的定位，材质通常为Q235；安全螺栓合件：主要是防止压边圈在受力时抬得过高。3、凹模及其它组件凹模本体：材质通常采用MoCr合金铸铁；压印标记销：主要用来检测试模时模具是否合到底，还可以区分左右件。排气管：主要用于排气，材质通常为直径为6mm的铜管二、修边模修边模还包括修边冲孔模。根据修边镶块的运动方向，修边模可以分为以下三类：1、修边镶块与压力机方向一致作垂直运动——垂直修边模2、修边镶块作水平或倾斜运动——斜楔修边模3、一些修边镶块作垂直运动，一些修边镶块作水平或倾斜运动——垂直斜楔修边模汽车后门柱外板垂直修边冲孔模三、翻边模翻边模结构：1-上模座2-凹模3-托料板4-翻边凸模5-下模座6-顶杆1．翻边凸模式或翻边凹模作垂直方向运动的翻边模称垂直翻边模。制件翻边后包在凸模上，退料时要同时推翻边的边。2．翻边凹模单面向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔翻边模。3．翻边凹模对称两面向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔两面开花翻边模。（结构复杂）4．翻边凹模三面或封闭向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔圆周开花翻边模。5．翻边凹模对称两面向外做水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔两面向外翻边模。（制件能取出）6．覆盖件窗口的封闭向外翻边的翻边模称内外全开花翻边模。第五节冲压质量检验与安全•一、冲压件常见缺陷及原因分析•1.冲裁件的常见缺陷及原因分析•冲裁件常见缺陷有：毛刺、制件表面翘曲、尺寸超差。•1)毛刺•2)制件翘曲不平•3)尺寸精度超差•2.弯曲件的常见缺陷及原因分析•弯曲件常见缺陷有：形状与尺寸不符、弯裂、表面擦伤、挠度和扭曲等。•1)形状与尺寸不符•2)弯曲裂纹•3)表面擦（拉）伤•3.大型曲面拉深件的常见缺陷及原因分析•大型曲面拉深件常见的缺陷有：裂纹和破裂、皱纹和折纹、棱线不清、刚度差、表面划痕、表面粗糙和滑移线等。•1)裂纹和破裂•2)皱纹和折纹•3)棱线不清•4)刚性差•5)表面划痕（拉伤）•6)表面粗糙和滑移线二、冲压件质量检验•冲压件质量检查主要有外观检查和尺寸检验。1．外观检查•1)触摸检查•2)油石打磨•3)柔性纱网的打磨•4)涂油检查2.尺寸检验•尺寸检验是利用检具、钢板尺、间隙尺等测量工具，对冲压件的孔位置、大小、型面尺寸、料边等部位进行测量，同时结合产品样板，对冲压件的尺寸进行确认。四、冲压车间安全冲压加工时一种高效率的