編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術1單元7授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節第節第節班班班授課章節任務二

汽車沖壓件的沖壓工藝設計教學目標知識目標：了解汽車沖壓覆蓋件表示方法；了解汽車沖壓工藝設計過程能力目標：會進行汽車典型沖壓件的沖壓工藝設計素質目標：培養學生愛動腦、善于查資料的素質重點難點重點：汽車沖壓件工藝設計流程難點：能正確制定汽車典型沖壓件的沖壓工藝設計教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業現場□其他教學方法及手段常規教學□啟發式教學√現場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業六、總結教學后記遼寧機電職業技術學院教案用紙No授課內容備注任務二

汽車沖壓件的沖壓工藝設計【復習】1.汽車沖壓工序分類?2.分類工序和成形工序的工序特點？【導入】

沖壓車間工藝流程：

原材料（板料和卷料）入庫→開卷線→大件清洗涂油、小件開卷剪切→A、B、C沖壓生產線→安裝模具調試首件合格→投入批量生產→合格件防銹→入庫。【講授新課】一、汽車沖壓件的沖壓工藝設計（一）汽車沖壓覆蓋件表示方法如圖4-22所示，由于汽車覆蓋件多為復雜的空間曲面，不能用幾個視圖或剖面就把覆蓋件各點的位置和尺寸表達清楚。因此必須輔以主模型或者直接利用CAD中的計算機幾何造型技術，用解析數學式和坐標數據信息來表示汽車覆蓋件的完整形狀尺寸，進行模具設計和制造。

（二）汽車沖壓覆蓋件的沖壓工藝設計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。汽車沖壓覆蓋件沖壓工藝設計通常需要經歷設計準備、方案論證與工藝設計、工藝驗證等過程。1.設計準備（1）原始資料準備。工藝設計前除需準備常規設計的有關手冊（如《沖模設計手冊》、《機械制造工藝手冊》、技術標準等）外，還需要查閱的資料及實物有：①覆蓋件圖、主模型或者實物。②生產批量和交貨期。⑧生產線有關設備型號、參數和附屬裝置情況。④所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產情況。⑤原材料的性能、規格及纖維方向等。2.覆蓋件圖和模型或實物的分析首先，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）。②覆蓋件工藝質量要點。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，在焊接面上不應有皺折、回彈等。③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料厚公差應在保證該覆蓋件的精度范圍內。⑤有無關于飛邊高度及飛邊方向的要求?⑥是否需要考慮材料的纖維方向?板材利用率如何?⑦可否成對成形?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。3.工藝設計①研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。②初步確定模具結構及影響強度、壽命的尺寸。③根據覆蓋件的大小計算沖壓力，決定各工序所使用的設備。④經濟分析，以降低成本、提高效率為目的。4.沖壓工藝的驗證與確認形狀比較簡單的制件（圓或方形筒）可以通過計算拉深系數、翻邊系數等來判斷成形的可能與否，覆蓋件的某些局部也可借鑒這些資料。但由于覆蓋件往往形狀不規則，僅用簡單制件的資料判斷是不確切的，也是不夠的。比較好的方法是參考積累下來的已生產過的類似零件數據來判斷，這些數據中最有價值的是根據畫圓形網格試驗得到的數據。若缺少相關參考資料，可以通過計算延伸率δ來判斷覆蓋件能否成形(脹形還是拉深，或者是兩者的組合)。具體做法是在制件最深部位以間距50～100mm取若干斷面，分別計算延伸率δ(這時不考慮壓邊圈下凸緣部分材料流人的影響)，參照《沖壓設計手冊》中所列脹形許可值來判斷可否用脹形方法成形。若延伸率6大于許可值，采用脹形方法可能使制件破裂，則應采用拉深方法。但若相鄰斷面的延伸率δ平均值超過30％或延伸率δ的最大值超過40％，時，即使采用拉深的方法，允許壓邊圈下凸緣部分材料流人凸、凹模問，制件局部仍可能破裂。延伸率δ的計算公式如下：式中:l’——制件斷面長度，單位為mm；

l——成形前坯料斷面長度，單位為mm。

5.沖壓工藝設計應遵循的基本原則①外覆蓋件的同一表面應盡可能一次成形，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皺折、回彈等成形質量問題。對不規則的形狀只能考慮用拉深成形制出焊接面，當采用彎曲工序制作焊接而時，應該選擇沒有變薄的沖壓方向為彎曲方向。③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。⑤要盡量避免制件在工序之間的回轉和反轉。對制件剛度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，最口使改變也應為90°和180°的改變。否則，就需要在沖模制造準備工作中為符合仿形銑床的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。（三）汽車典型沖壓覆蓋件的沖壓工序流程1.發動機外罩成形工藝路線2.頂蓋成形工藝路線3.左右翼子板4.汽車覆蓋件成形工藝的設備配置①拉深工序多采用寬臺面雙動壓力機。由于汽車覆蓋件的形狀復雜，單動壓力機很難達到要求，因此廣泛采用10000～20000kN的雙動壓力機。②廣泛采用單動寬臺面多點壓力機。由于汽車覆蓋件輪廓尺寸大且材料厚度小，因而廣泛采用寬臺面多點壓力機。同時為了縮短換模時間，廣泛采用帶活動臺面的壓力機。③廠房地下應設置廢料處理系統。由于生產量大，沖壓生產中的廢料通常都采用由斜槽自動滑人地下輸送帶，由輸送帶送至廠外，再用打包機打包后，由專用運輸車送出。④應采用料堆翻轉裝置。汽車覆蓋件中，有許多左、右對稱件。它們用同一落料模下料，但在拉深時毛坯正反方向不同，其中必有一件的毛坯要翻轉過來。為了提高生產效率，保證毛坯不受損傷和碼放整齊，就要采用單個毛坯或料堆翻轉裝置。四、汽車車架沖壓工藝車架縱梁是汽車上質量最大的沖壓件，也是構成車架總成的主要部件。車架是汽車所有總成部件的安裝基礎，也是汽車在行駛過程中全部力和力矩的承受者。因此，汽車車架縱、橫梁均采用高強度車架專用中厚鋼板沖壓而成。其板厚與汽車的總質量有關，中小型汽車車架板厚度為3～7mm，重型汽車車架板厚度為8～12mm。1.車架縱梁沖壓工藝車架縱梁是汽車中最長的沖壓件之一，其長度與整車長度近乎相等，由于采用較厚的高強度板沖壓成形，所以需采用大臺面大噸位壓力機。（1）沖裁落料汽車縱梁落料所需的沖裁力較大，若落料凹模和所有沖孔凸模按平刃口、等高計算；EQl40和CAl41汽車縱梁所需總的沖裁力為85000～90000kN。為了減少沖裁力，在落料模設計上，采用波浪式的凹模刃口，并將沖孔凸模高度分若干個階層，這樣沖裁力可減少2/3左右，所以采用30000～40000kN壓力機可以進行6～8mm厚的縱梁落料。（2）成形對于“匚”字形斷面的縱梁，在大量生產中，由于左右縱梁是對稱件，所以都是采用一套落料沖孔模，只是在壓彎成形中，有左、右壓彎模各一套，在成形中飛邊面朝上或朝下才能分出左右縱梁，其優點是便于管理和能夠提高生產效率。不足的是飛邊面朝下的成形縱梁，端頭易開裂，且左梁上需要的孔在右梁上不需要，反之亦然。（3）縱梁沖壓工藝質量控制縱梁成形的主要質量問題是開裂和回彈。壓彎時開裂可以通過提高材料質量、合理地選擇圓角半徑等措施加以解決；而回彈則影響裝配的難易程度和裝配質量，所以必須加以控制。影響回彈的原因很多，主要是產品結構、壓力機氣墊壓力、模具結構及材料的力學性能等。2.車架橫梁的沖壓工藝一般槽形直梁不落料，由剪切下料工序保證寬度尺寸，然后用模具修兩端邊并沖孔，最后壓彎成形。較復雜的拱形梁，大多是先落料沖工藝孔(落料形狀可以試驗決定)再成形．最后用斜楔模沖孔，這樣可以保證形狀和孔位精度。發動機后懸置橫梁及拖曳角撐梁形狀復雜，一般需4～5道工序完成。選用的壓力機多為8000～12500kN單點或雙點壓力機。橫梁常見的質量問題有沖壓開裂、正負回彈、孔位不準確等。對于沖壓開裂問題，可在產品結構上適當改變，選用沖壓性能較好的材料。回彈是橫梁普遍存在的質量問題，不論正負回彈都會影響裝配的難易程度和裝配間隙，必須想方設法把回彈值控制在允許的范圍內。常見的控制方法有以下三種：①結