沖壓成形工藝分析的案例
沖壓件的工藝分析和工藝方案制定
五金沖壓件沖壓成形工藝分析是沖壓設計工作的重要組成部分。工藝設計主要包括沖壓件的工藝分析和工藝方案制定兩方面內容。即對具體的沖壓零件。首先從其機構形狀、尺寸大小、精度要求及原材料選用等方面入手，進行沖壓的工藝性審查，必要時提出修改意見，然后根據具體的生產條件，并綜合分析研究個方面影響因素，從而制定出一種技術上先進可行、經濟上相應合理的工藝方案。其中包括工序數量的確定、工序順序的排列、工序的組合方式確定以及與實現工序內容有關的模具類型、設備規格、工藝定額的確定等。因此，沖壓的工藝設計實質上就是制定沖壓工藝規程。
沖壓工藝規程作為表達工藝設計內容的技術文件，既是生產準備的基礎，又是模具設計部門進行設計和生產管理部門用于指揮生產的重要依據。沖壓工藝規程的編制，是一項嚴謹而復雜的技術工作，它對于產品的質量、成本、生產效率以及減輕勞動強度和保證安全生產都有重要影響。一種合理的工藝規程，不僅能確保產品質量和降低生產成本，而且能達到安全而方便地組織生產的母的。反之，若工藝規程編制得不合理，則會造成產品大量報廢、成本提高或使生產周期長、效率低、模具返工維修頻繁、不利于生產組織與管理等一系列的不良后果。所以，沖壓工藝規程的合理編制與設計，是沖壓生產前不可缺少的一項重要技術工作。
在實際生產中，為了能編制出合理的沖壓工藝規程，不僅要求工藝設計人員本身應具有良好的工藝設計知識和豐富的沖壓生產實踐經驗，而且還要求工藝設計人員在實際工作中與產品設計人員、模具設計人員、模具制造工人以及沖壓生產工人密切配合，及時采納他們的合理化建議，不斷吸取國內外的先進經驗并將其貫穿到工藝設計中。同時，在分析和制定工藝規程時，應從工廠的具體生產條件出發，綜合各方面的因素后，制定出合理的沖壓工藝規程。
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展開 沖壓件工藝設計都涵概到了哪些內容
生產加工一個沖壓件之前，沖壓件加工廠的工藝設計人員，先要對這個制件進行工藝設計。沖壓件的工藝設計內容不止是工藝方案的制定，還包含對沖壓成形工藝的分析。
沖壓成形工藝分析是沖壓設計工作的重要組成部分，即是對具體的沖壓零件，首先從其結構形狀、尺寸大小、精度要求及原材料選用等方面入手，進行沖壓的工藝性審查，必要時提出修改意見；
工藝方案的制定就是：在對沖壓制件進行了充分的工藝性分析后，再根據沖壓件廠的具體生產條件，并綜合分析研究各方面影響因素，從而制定出一種技術上先進可行、經濟上相應合理的工藝方案。其中包括工序數量、工序順序的排列、工序的組合方式確定以及與實現工序內容有關的模具類型、設備規格、工藝定額的確定等。
因此，沖壓的工藝設計實質就是制定沖壓工藝規程。
展開 汽車縱梁沖壓成形工藝分析
板料沖壓成形作為一種重要的塑性加工工藝，廣泛應用于航空航天、汽車、儀表等工業領域。據統計，其中汽車覆蓋件中有60%～70%是采用沖壓工藝生產出來的。汽車覆蓋件具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大、表面質量要求高及生產成本高等特點。成形往往兼有拉延、脹形、翻邊、彎曲等多種形式，在成形過程中板料上各點的變形狀態很復雜，應力、應變很不均勻，差別很大，有些形狀較復雜的沖壓件需要經過多道工序才能完成。但是，覆蓋件的質量好壞在很大程度上受拉延模的質量控制，因此拉延件的設計是沖出高品質沖壓件的關鍵。而如何迅速而準確地預測整個沖壓成形過程可能出現的起皺、開裂以及不合要求的回彈等缺陷并確定其中的一些重要沖壓參數，已成為沖壓技術發展的瓶頸。隨著板料成形有限元理論的不斷完善、計算機技術的迅速發展、對沖壓加工過程認識的深入，以及板料成形有限元模擬技術的日趨成熟，使模擬沖壓成形過程成為可能，并日益成為汽車、模具、鋼鐵等企業優化工藝提供選材以及縮短產品開發周期、減少制造成本的有力工具。
本文以某汽車右前縱梁本體為例，依據其結構特點判斷材料的流動方式，用UG軟件對模型做合理的工藝補充并導出，借助三維沖壓仿真軟件PAM-STAMP2G進行成形過程的數值模擬，獲得了合理的拉深成形工藝參數，以用于指導生產。
模擬過程與結果
本體拉深工藝分析
圖1為汽車右前縱梁本體零件圖，其材料為X1，板料厚度為3mm。從該圖可以看出，該零件結構復雜，局部成形較多，是彎曲、拉延和脹形復合的結果，需要經過拉深→沖孔→切邊等多道工序才能完成，其拉深工藝過程為一次拉深成形，單動沖壓形式。本文主要研究其拉深成形過程，暫不對沖孔及切邊過程進行模擬，圖2即為零件的工藝補充完成的拉延件。
展開 設計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業中擔任著重要成形工藝角色，沖壓件的質量問題不僅影響產品美觀，還會降低制件的結構性能以及產品使用壽命，因此對沖壓件的質量缺陷控制至關重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質量整改的85%以上，模具的反復修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產品的返工甚至報廢導致的生產成本增加、生產周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設計的工藝方案進行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數、模具修模次數，減少試制時間周期，提升工藝開發效率。而且利用專業的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經存在沖壓缺陷問題的工藝進行分析軟件虛擬試錯。
simufact
鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向導。針對鈑金成形工藝Simufact forming具有專業的功能模塊，可以實現對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。
展開 
汽車B柱內板熱沖壓成形工藝優化的模擬分析
根據最大減薄率的極差分析結果可知，以最大減薄率為評價指標時，影響零件最大減薄率的因素主次關系為模具初始溫度>板料初始溫度>沖壓速度>壓邊力，最優工藝參數為模具初始溫度50 ℃、板料初始溫度930 ℃、沖壓速度100 mm/s、壓邊力80 kN;根據最大增厚率的極差分析結果可知，以最大增厚率為評價指標時，影響零件最大增厚率的因素主次關系為板料初始溫度>模具初始溫度>沖壓速度>壓邊力，最優工藝參數為板料初始溫度910 ℃、模具初始溫度100 ℃、沖壓速度50 mm/s、壓邊力100 kN;根據最大回彈量的極差分析結果可知，以最大回彈量為評價指標時，影響零件最大回彈量的因素主次關系為壓邊力>模具初始溫度>沖壓速度>板料初始溫度，最優工藝參數為壓邊力120 kN、模具初始溫度80 ℃、沖壓速度100 mm/s、板料初始溫度950 ℃。由上述分析可知，根據不同的評價目標熱沖壓最優工藝參數不一致，因此需要進行多目標優化，使各評價目標值同時達到最小值，利用Design-Expert軟件進行多目標優化求解，獲得最優工藝參數為板料初始溫度930 ℃、模具初始溫度80 ℃、壓邊力80 kN、沖壓速度100 mm/s。
表3 正交實驗結果統計
表4 各評價目標的極差分析統計
3.4 最優工藝參數的仿真分析
將上述多目標優化后的最優工藝參數導入Dynaform軟件進行熱沖壓成形仿真和回彈分析，獲得零件的成形極限見圖3,厚度分布見圖4,回彈分布見圖5。
展開 設計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業中擔任著重要成形工藝角色，沖壓件的質量問題不僅影響產品美觀，還會降低制件的結構性能以及產品使用壽命，因此對沖壓件的質量缺陷控制至關重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質量整改的85%以上，模具的反復修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產品的返工甚至報廢導致的生產成本增加、生產周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設計的工藝方案進行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數、模具修模次數，減少試制時間周期，提升工藝開發效率。而且利用專業的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經存在沖壓缺陷問題的工藝進行分析軟件虛擬試錯。
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鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向導。針對鈑金成形工藝Simufact forming具有專業的功能模塊，可以實現對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。
展開 沖壓件的內高壓成形技術與傳統冷沖壓工藝不同
內高壓成形是液壓成形技術的一種，板料和殼體液壓成形使用的成形壓力較低，管材液壓成形使用的壓力較高，又稱為內高壓成形，又稱管材液壓成形。
內高壓成形技術主要的特點是可以整體成形軸線為二維或三維曲線的異型截面空心零件，從管材的初始圓截面可以成形為矩形、梯形、橢圓形或其他異型的封閉截面，
傳統制造工藝一般為先沖壓成形兩個或兩個以上半片再焊接成整體，為了減少焊接變形，一般采用點焊，因此得到的不是封閉的截面。此外，沖壓件的截面形狀相對比較簡單，很難滿足結構設計的需要。
內高壓成形是適應汽車和飛機等運輸工具結構輕量化發展起來的先進制造技術。結構輕量化有兩條主要途徑：一是材料途徑，采用鋁合金、鎂合金、鈦合金和復合材料等輕質材料；二是結構途徑，采用空心變截面、變厚度薄壁殼體、整體等結構。
根據統計，對于一定的減重目標，在航天航空領域，采用輕質材料減重的貢獻大約為2/3，結構減重的貢獻大約為1/3；而在汽車行業，與之相反，主要采用結構減重的途徑。當材料一定時，減重的主要方法是設計合理的輕體結構。對于承受彎扭載荷為主的結構，采用空心變截面構件，既可以減輕質量又可以充分利用材料的強度。
展開 沖壓成形：彎曲件,沖裁件,拉伸件沖壓工藝介紹
沖壓件成形原理：沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等，施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。
工藝分類：沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。
分離工序（沖裁工序）：其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。分離工序：沖裁（落料、沖孔）、剪切、切口、切邊、剖切。
沖裁時板料的變形過程
變形過程：
模具間隙正常時，金屬材料的沖裁過程可分三個階段：
1）彈性變形階段
板料產生彈性壓縮，彎曲和拉伸等變形。材料在受到外力作用時產生變形或者尺寸 的變化，而 且能夠恢復的變形叫做彈性變形。
2）塑性變形階段
板料的應力達到屈服極限，板料開始產生塑性剪切變形。是指材料在外力作用下產而在外力去除后不能恢復的那部分變形。
3）斷裂分離階段
已成形的裂紋沿最大應變速度方向向材料內延伸，呈楔形狀發展
沖裁后板料斷面分為四個部分
成形工序：是使板料在不破壞的條件下發生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。
成形工序：彎曲、卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻邊（孔的翻邊、外緣翻邊）、縮口、擴口、起伏、卷邊、漲形、旋壓、整形、校平、壓印、擠壓（正擠壓、反擠壓、復合擠壓）。
沖壓件設計注意事項
沖裁沖壓件的沖壓工藝性
1）.沖裁件的形狀和角度：沖裁件的形狀設計應盡可能簡單、對稱，使排樣時廢料最少。沖裁件拐角應避免銳角，宜有適當的圓角
2）.沖孔最小孔徑 （沖孔時孔徑不宜太小）最小尺寸如下表
沖裁件的結構尺寸（如孔徑、孔距等）必須考慮材料的厚度。
3）. 最小孔間距 和孔邊距
沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應過小。
4）.
展開 關于“2021中國管材與板材成形技術研討會暨中國典型沖壓設備與工藝論壇-液壓成形”的通知
1
會議征文涵蓋以下內容
①內高壓成形（管材液壓成形）技術；
②
板料液壓成形技術；
③
殼體液壓成形技術；
④
復合材料（碳纖維）成形技術；
⑤
液壓成形工模具技術；
⑥
液壓成形設備；
⑦
液壓成形技術發展方向；
⑧
高強鋼材料
成形工藝
簡析；
⑨
鋁合金材料
成形案例分享
；
⑩
汽車排氣系統管材液壓成形技術；
?
底盤類零件液壓成形技術；
?
防撞梁零件的生產工藝分享；
?
復雜薄壁航空件液壓成形；
?
管材管件切割與連接技術等。
展開 直播預告 | FormingSuite沖壓仿真和成本計算：汽車行業鈑金沖壓成形工藝仿真方案及應用
然而，產品設計工程師普遍缺乏制造與工藝經驗，導致設計成本超出預算且零件可制造性降低。同時，傳統的CAE軟件通常要求使用者具備豐富的沖壓及制造工藝知識，并不適合產品設計工程師直接應用。
FTI 技術已成為沖壓鈑金件成本管理、優化、設計及早期成形性分析領域的行業標準。FormingSuite軟件工具為用戶提供貫穿產品全生命周期的智能化解決方案，有效幫助用戶解決成本、設計與工藝難題。該解決方案的核心價值不僅在于降低沖壓件材料成本、提升設計可制造性，還能幫助用戶提升產品整體質量。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件CAE專家羅臘，在直播間中講師將詳細講解基于FormingSuite軟件工具，解決汽車白車身早期沖壓仿真及沖壓成本控制問題的解決方案。敬請關注！
6月12日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
? 白車身沖壓中的成本優化&評估
? 沖壓成形可行性分析
? 產品設計優化
羅臘
海克斯康工業軟件CAE專家
具有二十年沖壓行業經驗，十年模具行業工藝經驗，八年FTI企業級系統的應用及技術支持經驗，以及與主機廠SE部門協作的豐富經驗。
展開 《沖壓成形工藝及模具設計》
《沖壓成形工藝及模具設計》
汽車消聲器連結法蘭盤沖壓成形工藝參數優化
利用Dynaform軟件對零件沖壓過程進行有限元數值模擬并記錄27組實驗數據。建立BP神經網絡模型并完成神經網絡模型的訓練及測試，最后結合遺傳算法優化工藝參數，得到最優值的試驗條件為：壓邊力68kN,凸模圓角半徑12mm,摩擦系數0.12,凸凹模間隙2.5mm。經過沖壓試驗，觀察該零件，成形質量完好，孔口處未見明顯的開裂。將神經網絡和遺傳算法相結合優化法蘭盤沖壓成形工藝參數的方法尋優范圍更大，獲取的最優值也更加準確。
關鍵詞：神經網絡;遺傳算法;參數優化;法蘭盤;沖壓成形;
神經網絡和遺傳算法相結合可以解決很多參數優化類的問題，在機械行業的應用也越來越廣泛。利用有限元軟件Dynaform對汽車消聲器連結法蘭盤的圓孔翻邊過程進行模擬分析，影響其成形質量的因素主要有凸模圓角半徑、壓邊力、摩擦系數和凸凹模間隙[1]。從理論上建立起成形質量影響因素與試驗結果的對應關系是非常復雜的，準確描述兩者之間關系的數學模型是很難建立的。在這種情況下，利用人工神經網絡可以逼近非線性函數的特點，首先進行法蘭盤沖壓成形工藝參數對成形結果的預測，再結合遺傳算法尋找最優的沖壓成形工藝參數。
工藝參數的優化常采用的方法是對正交實驗獲得數據進行分析，選擇結果最好的實驗數據作為最優的工藝參數。但是這種方法需要做大量的實驗，還要確保加工條件不能改變。目前關于沖壓工藝參數優化的研究主要有：李雷等[2]利用人工神經網絡，對封頭成形工藝參數進行優化，得到質量優異的封頭構件。王泌寶[3]依據Autoform有限元軟件得到實驗值，基于BP神經網絡擬合工藝參數與質量參數之間的關系，并依據預測均方根誤差驗證了擬合的精確性。雷艷惠等[4]構建了鋁合金機械圓盤沖鍛工藝神經網絡優化模型，經過訓練、預測驗證獲得了鋁合金機械圓盤沖鍛工藝的最佳參數。利用神經網絡和遺傳算法對法蘭盤沖壓件工藝參數的優化未見報道。
展開 五金沖壓件的幾種彎曲成形工藝
在五金沖壓件廠，五金沖壓件的加工工藝有多種，，彎曲成形就是其中的一種較為常見的沖壓工藝。五金沖壓件的彎曲成形常見的有壓彎、卷邊、和扭彎工藝。下面就來簡單介紹下。
A五金沖壓件的壓彎工藝就是:用彎曲模將平板毛坯（或絲料、桿件毛坯）壓彎成一定尺寸和角度，或將已彎曲件做進一步的彎曲；
B卷邊工藝就是:用卷邊模具將條料端部按一定半徑卷成圓形；
C扭彎工藝就是:有扭曲模將平板毛坯的一部分相對另一部分扭轉成一定的角度。
其實五金沖壓工藝里所說的彎曲就是把平面的毛坯制成具有一定角度和尺寸要求的工件的一種塑性成形工藝。由以上的幾種彎曲工藝的介紹也可以看出，五金沖壓件的彎曲成形工藝都是利用模具進行壓彎成形的工藝。這更進一步說印證了，任何五金沖壓件的加工都離不開沖壓模具，模具是五金沖壓加工的要必備要素之一。
展開 金屬沖壓件的液壓成形工藝是怎么回事
五金沖壓件生產廠家加工各類金屬沖壓件，除采用普通的冷沖壓工藝外，還會采用液壓成形工藝來加工一些精密且得雜的沖壓件。
液壓成形技術的主要特點表現在兩個方面：一是僅需要凹模或凸模，液體介質相應地作為凸模或凹模，省去一半模具費用和加工時間，而且液體作為凸模可以成形很多剛性凸模無法成形的復雜零件。而殼體液壓成形不使用任何模具，因此又稱為無模液壓成形。二是液體作為傳力介質具有實時可控性，通過液壓閉環伺服系統和計算機控制系統可以按給定的曲線精確控制壓力，確保工藝參數在設定的數值內，并且隨時間可變可調，大大提高了工藝柔性。
液壓成形按液體介質不同，分為水壓成形和油壓成形兩種。水壓成形使用的介質為純水或由水添加一定比例乳化油組成的乳化液；油壓成形使用的介質為液壓傳動油或機油；按使用的坯料不同，液壓成形可以分為三種類型：管材液壓成形、板料液壓成形和殼體液壓成形。
板料和殼體液壓成形使用的成形壓力較低，板料液壓成形使用的介質多為液壓油，最大成形壓力一般不超過100MPa。殼體液壓成形使用的介質為純水，最大成形壓力一般不超過50MPa。
管材液壓成形使用的壓力較高，又稱為內高壓成形，又稱管材液壓成形。內高壓成形使用的介質多為乳化液，工業生產中使用的最大成形壓力一般不超過400MPa。
這種液壓成形技術，是適應汽車和飛機等運輸工具結構輕量化發展起來的較先進制造技術。其結構輕量化有兩條主要途徑：一是材料途徑，采用鋁合金、鎂合金、鈦合金和復合材料等輕質材料；二是結構途徑，采用空心變截面、變厚度薄壁殼體、整體等結構。
隨著液壓成形技術多年的發展，得到越來越多的領域的重視。這也使得這項技術得到了更大范圍內的應用與發展。
展開 五金沖壓成形工藝中的脹形分幾類
脹形是五金沖壓工藝中塑性成形工序里的一種。冷沖壓工藝的脹形分為兩類：一種是平板坯料的局部凸起脹形稱為起伏；二是立體空心工件的脹形稱為凸肚。
平板坯料的脹形是利用模具迫使材料發生局部塑性變形面形成凸起或凹坑的工序，主要用于增加零件的剛度、強度和美觀，如壓制強筋、凸起、凹坑、花紋圖案及文字標記等。平板脹形的極限變形程度主要是受到材料性能、筋的幾何形狀、模具結構及潤滑等因素的影響；
空心坯料脹形是將空心工件或管狀毛坯沿徑向往處擴張的沖壓工藝，是從空心件內部施加徑向壓力使局部直徑脹大。產品如壺嘴、皮帶輪、波紋管、各種接頭等。空心件脹形變形程度，材料受拉應力作用產生拉深變形，其極限變形程度用脹形系數KP表示，
式中 dmax ----脹形后零件的最大直徑，mm;
D --空心坯料的原始直徑，mm;
脹形系數KP和坯料切向拉深伸長率δ的關系為：
KP=1+δ
空心脹形坯料的變形程度受到材料伸長率的限制，所以根據材料斷面伸長率就可以按上式算出相應的板限脹形系數。
由于脹形時材料變形區受雙向拉應力作用，所以其主要問題是由于變形區材料變薄而引脹形，脹形在沖壓生產中有著廣泛的應用。
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