高端汽車沖壓、拉延件各參數確定,一文帶你全方位了解
確定拉延方向
確定拉延方向是確定拉延方案首先遇到的問題。它不但決定能否拉深出滿意的覆蓋件來,而且影響到工藝補充部分的多少,以及拉延后各個工序(如整形、修邊、翻邊)的方案。因此,必須慎重考慮拉延方向。
覆蓋件本身有對稱面的,其拉延方向是以垂直于對稱面的軸進行旋轉來確定。這類覆蓋件平行于對稱面的坐標線是不改變的,拉延方向也較易確定。
不對稱的覆蓋件是繞汽車位置相互垂直的兩個坐標面進行旋轉來確定拉延方向的。這類覆蓋件的拉延方向確定后,其投影關系改變較大。
經過確定拉延方向,其坐標相互關系完全不改變的拉延方向稱為處于汽車位置;其坐標關系有改變的拉延方向稱為處于非汽車位置。確定拉延方向時必須考慮以下幾點:
確定拉延方向首先應保證凸模能夠進入凹模,這類問題主要出現在某些覆蓋件的某一部位或局部形狀成凹形或有反拉延。
為了使凹形或反拉延的凸模能夠進入凹模,只能使拉延方向滿足上述要求,因此覆蓋件本身的凹形或反拉延的要求決定了拉延方向。但有時滿足上述要求時,還會出現其他問題,而對拉延條件有較大的影響。
如凸模開始拉延時與材料接觸面積小,或過多地增加了工藝補充部分而使材料的消耗增加,這時就應從整個形狀的拉延條件考慮。
在可能條件下,將凸模不能進入凹模的凹形和反拉延部分給予恰當的改變而使凸模能夠進入凹模,在拉延以后的適當工序中再整回來,使之符合覆蓋件的要求。
改變部分與整回來部分的材料應是相等的。整回時最好是簡單的壓彎或成形。
開始拉延時凸模與拉延毛坯的接觸狀態應保持接觸面大,接觸面位于沖模中心。
(1):凸模開始拉延時與拉延毛坯的接觸面積要大。由于接觸面積小,接觸面與水平面夾角a大,應力集中容易產生破裂,所以凸模頂部最好是平的,并成水平面。
為了達到這種要求,在保證凸模能進入凹模的先決條件下,則需改變拉延方向。也可使工藝補充部分的壓料面開頭造成與凸模頂部形狀相似,這樣壓料圈首先將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上而形成形狀,也就造成了凸模開始拉延時與拉延毛坯大面積接觸。
(2):凸模開始拉延時與拉延毛坯的接觸地方應接近中間,這樣凸模在拉延過程中使材料均勻拉入凹模內。
如果接觸地方不接近中間,則在拉延過程中拉延毛坯可能經凸模頂部竄動,使凸模頂部磨損快并影響覆蓋件表面質量。
(3):凸模開始拉延時與拉延毛坯的接觸地方要多,要分散,有兩個或兩個以上的接觸地方,最好同時接觸。
如果不同時接觸,則在拉延過程中拉延毛坯可能經凸模頂部竄動而影響表面質量,所以要改變拉延方向,改善接觸狀態。
(4):凸模開始拉延時與拉延毛坯在兩個地方接觸,同時又滿足了凹形的凸模能進入凹模。首先由于凹形的要求決定了拉延方向,為了滿足凸模開始拉延時與拉延毛坯接觸地方要多、要分散的要求,只好在工藝補充部分想辦法,即改變壓料面形狀使兩個地方同時接觸。
還應指出拉延凹模里的凸包形狀必須低于壓料面形狀。凸包高于壓料面,凸模開始拉延時凹模里的凸包形狀先與凸模接觸,凸包上的拉延毛坯處于自由狀態而引起了彎曲變形,致使拉延件的內部形成大皺紋甚至材料重迭。
拉延深度均勻是保證壓料面各部分進料阻力均勻的主要條件。進料阻力不一樣,在拉延過程中拉延毛坯可能經凸模頂部竄動,影響表面質量,嚴重的產生破裂。
工藝補充部分
為了實現拉延或造成良好的拉延條件,除了慎重確定拉延方向外,還應考慮工藝補充部分,以滿足拉延、壓料面和修邊工序等要求。
圖12-6所示為工藝補充部分可能采用的幾種情況。圖12-6a所示的修邊線在拉延件的壓料面上,垂直修邊,壓料面本身就是覆蓋件的凸緣面。在拉延模的使用中由于壓料面要經常調整以及由于壓料筋的磨損而需打磨壓料筋槽。
為了不致因上述兩點而影響到修邊線,因此修邊線距壓料箱的距離A應有一定數值,一般取25mm。圖12-6b所示的修邊線在拉延件的底面上,垂直修邊。
修邊線距凸模圓角半徑R凸的距離B應保證在使用中不致因凸模圓角的磨損而影響到修邊線。B值一般取3~5mm。凸模圓角半徑R凸應根據拉延深度和形狀來確定,一般取3~10mm。對于拉延深度淺的和直線部分,取下限;
對于拉延深度深的和形狀部分,取上限。凹模圓角半徑R凹對拉延毛坯的進料阻力影響極大,因此,其半徑大小必須適當。
一般凹模圓角半徑也是工藝補充的組成部分,R凹取8~10mm。如果壓料面本身就是覆蓋件凸緣面,其拉延凹模圓角半徑要根據具體情況考慮確定。
由于覆蓋件要求的圓角半徑一般都是比較小的,采用它作拉延凹模圓角半徑是不可能的,必須加大,利用以后的工序進行整壓圓角。
R凹以外的壓料面部分D按一根壓料筋或一根半壓料筋來選取。圖12-6c所示的修邊線在拉延件翻邊展開斜面上,垂直修邊。
修邊線距凸模圓角半徑R凸的距離E和圖12-6b中的B值相似.修邊方向和修邊表面的夾角a應小于50°因a角過小采用垂直修邊,刃口變鈍修邊處容易產生毛刺并切面過尖。
圖12-6d所示的修邊線在拉延件的斜面上垂直修邊。修邊線是按覆蓋件翻邊輪廓展開的,而翻邊輪廓外形復雜,如果拉延件輪成規則形狀,因此修邊線距凸模圓角半徑R凸的距離F是變化的,一般只控制幾個最小尺寸。
圖12-6e所示的修邊線在側壁上,水平修邊或傾斜修邊。修邊線距凹模圓角半徑R凹的距離G(側壁深度)應根據壓料面形狀的需要確定,不可能和修邊線完全平行。
局部地方可能很大,一般也只能控制幾個最小尺寸,這個尺寸由修邊凹模鑲塊的強度來決定。采取傾斜修邊時,一般側壁上都有孔存在,修邊和沖孔同時完成。
凸模對拉延毛坯的拉延條件(材料貼緊凸模)主要取決于拉延件條件。圖12-7所示為不同形狀的拉延件其凸模對拉延毛坯的拉延條件不同的示意圖。
圖12-7a所示的拉延件沒有直壁,因此凸模1的A點一直到下極點才和拉延毛坯接觸。如果由于壓料面上的進料阻力小,在拉延過程中斜壁部分已經形成了波紋,雖然凸模1與凹模2最后鐓死的,也不可能將波紋壓平。
這時可采用圖12-7b所示的凹模結構,這樣可以減少凹模打磨和研配的工作量。圖12-7c所示的拉延件形狀加了一段直壁AB,這樣凸模1上的A點進入凹模以后就將拉延毛坯開始拉入凸模1與凹模2之間所形成的垂直間隙中一直到B點。
在拉延直壁AB的過程中,由于凸模1對拉延毛坯的拉延,C部分所形成的波紋則可能被消除掉,這對拉延件的剛性也有很大的好處。直壁AB一般取10~20mm。
表面質量要求高的拉延件應采取這種拉延件形狀。還應指出:采用這種拉延件結構其形狀應是對稱的。
壓料面形狀的確定
壓料面是工藝補充部分組成的一個部分,即凹模圓角半徑R凹以外的那一部分。凸模對拉延毛坯開始拉延前,壓料圈將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上。
壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不皺而且應盡量造成凸模下的材料能下凹以降低拉延深度,更重要的是要保證拉入凹模里的材料不皺不裂。
壓料面有兩種,一種是壓料面就是覆蓋件本身的凸緣面,這種拉延件的壓料面形狀是即定的,為了便于拉延,雖然也能做局部修改,但必須在以后工序中進行整形以達到覆蓋件凸緣面的要求。
另一種壓料面形狀由工藝補充部分補充而成,壓料面形狀多數是曲面的。對壓料面形狀的要求是壓料圈將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上,所形成的壓料面形狀應不形成皺紋和折痕,以保證凸模對拉延毛坯有良好的拉延條件,否則在拉延過程中會使拉延形成波紋和皺紋,產生破裂。
因此,要求壓料面形狀應由平面、圓柱面、圓錐面等組成。這種形狀一般都可以用手工彎曲而成。
(一) 降低拉延深度
如果壓料面就是覆蓋件本身的凸緣面,則壓料面形狀是既定的,也就不存在降低拉延深度的問題了。壓料面成一定的彎曲形狀,即拉延毛坯在壓料圈降和凹模壓料面壓緊下成一定的彎曲形狀是降低拉延深度的主要方法。
為了降低拉延深度并使拉延毛坯服貼地壓緊在壓料面上,因此壓料面的某些局部就形成了傾斜角。平的壓料面其壓料效果最好,但全部壓料面全是平的在覆蓋件上還鮮見,一般都是成錐形或碗形的壓料面。
傾斜角(與垂直方向的夾角)最好不大于60°,夾角太小形成皺紋,太大會增加拉延深度,同時θ太小也會給壓料圈強度帶來一定的影響。
在特殊情況下壓料面向下傾斜,這是由覆蓋件本身的凸緣面決定的。壓料效果最差,并且不能做較深的拉延。
(二) 凸模對拉延毛坯一定要有拉延作用
這是確定壓料面形狀必須充分考慮的一個重要因素。有時為了降低拉延深度而確定的壓料面形狀,雖然滿足了拉延毛坯的彎曲形狀,但是凸模對拉延毛壞沒有拉延作用,這樣的壓料面是不能采用的。
壓料面展開長度比凸模表面展開長度短,這樣凸模對拉延毛坯才能有拉延作用。壓料面展開長度比凸模表面形狀展開長度短。
有些拉延件雖然壓料面展開長度比凸模形狀展開長度短,可是并不一定能保證最后不形成波紋或皺紋。因為從凸模開始拉延到最后的拉延過程中。
在每一瞬間位置的壓料面展開長度比凸模表面形狀展開長度有短,有長,短則凸模對拉延毛坯有拉伸,長則形成波紋或皺紋,通俗稱所謂“多料”。
若拉延過程中形成的波紋或皺紋少,再往下繼續拉延則可能消除,最后拉出滿意的拉延件來。如何判斷形成的波紋或皺紋的多少是很困難的。
工藝孔和工藝切口
覆蓋件上有局部反拉延時,為了創造良好的反拉延條件,往往加大該部分的圓角和使側壁成斜度,避免在反拉延中圓角處的破裂,在以后適當的工序中將圓角或側壁整回來。
更深的反拉延用加大圓角和側壁成斜度的方法,若還產生破裂,則必須采取沖工藝孔和工藝切口的方法來完成。
工藝孔和工藝切口是在拉延過程中窗口反拉延成形到最深,即將產生破裂時沖出或切出,這時材料已不能從外部流入,往下繼續反拉延,在沖孔或切口處的材料便由內向外流動以滿足反拉延成形。
根據反拉延深度和形狀沖或切一個、兩個或三個工藝孔或工藝切口。工藝孔和工藝切口的位置、大小和形狀應保證不因拉應力過大而產生徑向裂口、波及覆蓋面表面;又不因拉應力過小而形成波紋。
工藝孔和工藝切口必須放在拉應力最大的拐角處,因此沖工藝孔和切工藝切口的時間、位置、大小和形狀都應在調整拉延模時試驗決定。
有工藝孔和工藝切口的拉延模由于用導板導向的精度不高,造成工藝孔和工藝切口之間的間隙不穩定,致使刃口容易啃壞,并有沖出或切出的碎渣落在凹模表面上而影響拉延件的表面質量,需經常擦拭凸模和凹模。
這種結構的拉延模在制造裝配上困難。因此在可能條件下應盡量不用工藝孔和工藝切口,而從覆蓋件設計上想辦法降低窗口反拉延深度,靠加大圓角和側壁成斜度成形出反拉延,或在拉延毛坯上預沖工藝孔。
拉延件與修邊件、翻邊件的關系
在擬定拉延件沖壓工藝時還必須考慮到拉延以后與修邊、翻邊等工序的關系。這主要表現在覆蓋件加工工藝補充部分時要考慮修邊時的修邊方向,修邊、翻邊時工序件的定位和拉延件、修邊件和翻邊件沖壓方面的相互關系上。
覆蓋件的展開:
覆蓋件在拉延模的位置確定以后,其次就是如何將覆蓋件展開,使之不但能夠便于拉延,而且拉延以后能夠便于修邊、翻邊等。
翻邊線就是主模型輪廓線,覆蓋件展開就是將翻邊開展,再加上必須的工藝補充部分構成一個拉延件。翻邊展開時必須考慮修邊方向,修邊方向有垂直、水平和傾斜修之分。
凡是能夠垂直修邊的,應盡可能垂直修邊,這樣的修邊線結構簡單,工藝補充部分少,但也應考慮到修邊以后的翻邊。
拉延件在修邊中和修邊以后的定位:
拉延件在修邊中和修邊以后的定位必須在確定拉延件時考慮。拉延件在修邊中的定位有三種:
1、形狀定位,這樣拉延件一般都是空間曲面變化復雜的覆蓋件,其外形已滿足了定位的要求。
2、用壓料面形狀定位,用于一般空間曲面變化小的淺拉延件。其優點是方便、可靠和安全,缺點是由于考慮定位塊結構尺寸、修邊凹模鑲塊強度、凸模對拉延毛坯的拉延條件以及定位穩定可靠諸因素就增加了工藝補充部分的材料消耗。
3、用拉延時沖或穿的工藝孔定位。修邊時既不能用側壁形狀又無壓料檻可利用才用工藝孔定位,缺點是操作工人用工藝孔套定位銷比較麻煩。拉延模上增加沖或穿工藝孔結構,制造比較復雜,應盡量少采用。
修邊以后的定位一般都是用工序件外形,側壁形狀和覆蓋件本身的孔定位,以及修邊后修邊的輪廓形狀來定位。
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