国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计研究,典型汽车覆盖件的冲压工艺

书名：冲压工艺与模具设计

书 代 号：G0135060

作 译 者：宇海英

出版日期：2011-08　 定　价：￥32.0元

出 版 社：电子工业出版社　 I S B N：87121135064丛 书 名：普通高等教育机械类“十二五” 规划系列教材

责任编辑：李洁

适用对象：

研究生本科教育>工学>机械类>材料成型及控制工程 本书详细介绍了金属冲压成形的基本理论。在此基础上重点讲述了冲裁、弯曲、拉深的冲压工艺及模具设计方法，并对多工位模及自动模进行详细讲解，对几种特种成形的加工方法加以简单介绍，并针对汽车的迅猛发展，对汽车覆盖件的常见冲压工艺及模具设计进行了介绍。

读者对象：本书可作为高等院校机械类、材料工程类专业本科生教材，建议学时数为48学时。也可供从事模具设计与制造的工程技术人员参考。 第1章 冷冲压基础知识 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 冷冲压的特点和应用 1

1.1.2 冷冲压的基本工序 2

1.2 冷冲压行业的现状与发展方向 6

1.3 常用冷冲压模具的类型及材料 9

1.3.1 常用冷冲压模具的类型 9

1.3.2 冲压工艺对模具材料的

基本要求 10

1.3.3 常用冲压模具材料与性能 11

1.4 冷冲压变形的基本原理 13

1.4.1 影响金属塑性和变形抗力

的因素 13

1.4.2 塑性变形体积不变条件 15

1.4.3 屈服准则 16

1.4.4 冷冲压成形中的硬化现象 17

1.4.5 塑性拉深失稳及极限应变 18

1.5 冷冲压材料及冷冲压成形性能 22

1.5.1 常用冷冲压材料 22

1.5.2 板料的冲压成形性能 23

1.5.3 板料冲压成形性能的测定 24

1.5.4 板料的基本性能与冲压

成形性能的关系 29

1.5.5 成形极限图及其应用 32

1.6 冲压设备 34

1.6.1 冲压设备的选用原则 34

1.6.2 常用冷冲压设备 35

1.6.3 模具的安装 36

习题 39

第2章 冲裁及冲裁模设计 40

2.1 冲裁变形过程分析及其断面特征 40

2.2 冲裁件的工艺性 41

2.3 冲裁间隙 43

2.3.1 冲裁间隙 43

2.3.2 间隙对冲裁的影响 43

2.3.3 间隙值确定 44

2.4 冲裁模刃口尺寸计算 46

2.4.1 凸、凹模尺寸计算原则 46

2.4.2 凸、凹模分开加工时，尺寸

与公差的计算 46

2.4.3 凸、凹模配合加工时，尺寸

与公差的计算 47

2.4.4 配合加工计算实例 48

2.5 冲裁力和压力中心的确定 49

2.5.1 冲裁力F 49

2.5.2 减小冲裁力的方法 49

2.5.3 卸料力、推件力、顶件力计算 50

2.5.4 压力机吨位选择 51

2.5.5 模具压力中心的确定 51

2.6 排样 52

2.6.1 排样 52

2.6.2 材料的利用率 54

2.6.3 搭边和条、带料宽度的确定 54

2.7 冲裁模主要零部件设计 56

2.7.1 凹模设计 56

2.7.2 凸模设计 60

2.7.3 模架与导向零件 65

2.7.4 固定板与固定凸、凹模及

其镶件的板状垫板 68

2.7.5 条料导向装置 69

2.7.6 定位零件 69

2.7.7 卸料与顶件装置 73

2.7.8 模具的闭合高度 75

2.8 冲裁模的典型结构 77

2.8.1 冲裁模分类 77

2.8.2 冲裁模的典型结构分析 77

2.8.3 冲裁模典型结构 77

习题 83

第3章 弯曲与模具设计 85

3.1 弯曲变形过程及变形特点 85

3.1.1 弯曲变形的过程 85

3.1.2 弯曲变形的特点 87

3.2 弯曲工艺性分析 89

3.2.1 最小弯曲半径的概念及

影响因素 89

3.2.2 最小弯曲半径的值及

提高弯曲极限变形程度方法 90

3.3 弯曲工艺方案的确定 92

3.3.1 弯曲件的工艺性 92

3.3.2 弯曲工艺方案的确定 96

3.4 弯曲模具的设计

3.4.1 模具结构设计要点

3.4.2 弯曲件的中性层位置及

毛坯长度计算 98

3.4.3 弯曲卸载后的回弹 99

3.4.4 弯曲模工作部分尺寸

的计算 103

3.4.5 弯曲力计算 106

3.5 弯曲成形中常见的问题及

解决措施 108

习题 112

第4章 拉深工艺与模具设计 113

4.1 拉深的基本原理 113

4.1.1 拉深变形过程、特点及

拉深分类 113

4.1.2 拉深过程中毛坯的应力

和应变状态 115

4.2 拉深件的工艺性 116

4.3 旋转体拉深件毛坯尺寸的确定方法 117

4.4 圆筒形件的拉深 119

4.4.1 圆筒形件的拉深系数 119

4.4.2 圆筒形件拉深次数确定 122

4.4.3 圆筒形件拉深的压边力

与拉深力 122

4.5 其他旋转体拉深件的拉深 123

4.5.1 轴对称曲面形状零件的

拉深方法 123

4.5.2 半球形件的拉深尺寸

确定技巧 125

4.5.3 抛物线形件的拉深尺寸

确定技巧 125

4.5.4 锥形件的拉深 127

4.6 盒形件的拉深 130

4.7 拉深模典型结构 133

4.8 拉深成形中常见的问题及

解决措施 136

习题 138

第5章 其他冲压成形 140

5.1 胀形 140

5.1.1 起伏成形 140

5.1.2 管形凸肚 141

5.1.3 胀形时产生裂纹的原因及

其预防措施 144

5.2 翻边 145

5.2.1 内孔翻边 146

5.2.2 外缘翻边 149

5.2.3 特殊翻边模结构 151

5.2.4 翻边时边缘产生裂纹的

原因及其预防措施 153

5.3 缩口与扩口 153

5.3.1 缩口变形特点与变形程度 154

5.3.2 缩口工艺计算 156

5.3.3 扩口 157

5.4 旋压 159

5.5 校形 161

5.5.1 校平 161

5.5.2 整形 162

习题 164

第6章 汽车覆盖件等非轴对称曲面零件冲压 165

6.1 概 述 165

6.1.1 覆盖件的分类及特点 165

6.1.2 对覆盖件的要求 167

6.1.3 覆盖件模具的种类 168

6.2 覆盖件拉深工艺与拉深模设计 168

6.2.1 覆盖件拉深工艺设计 168

6.2.2 覆盖件拉深模设计 171

6.3 覆盖件修边工艺与修边模设计 178

6.3.1 覆盖件修边工艺设计 178

6.3.2 覆盖件修边模设计 180

6.4 覆盖件翻边工艺与翻边模的设计 186

6.4.1 覆盖件翻边工艺设计 186

6.4.2 覆盖件翻边模的设计 187

习题 190

第7章 自动模与多工位级进模 192

7.1 冲压生产的自动化与自动模 192

7.2 自动送料装置 192

7.2.1 自动送料装置 192

7.2.2 常用自动送料装置 194

7.2.3 自动上件装置 204

7.3 自动出件装置 210

7.4 自动检测与保护装置 212

7.5 自动模设计要点 213

7.6 多工位级进模 215

7.6.1 多工位级进模的分类 215

7.6.2 多工位级进模设计步骤 216

7.6.3 多工位级进模的排样图设计 216

7.6.4 多工位级进模结构设计 224

习题 241

第8章 板料特种成形技术简介 242

8.1 爆炸成形 242

8.2 电水成形 244

8.3 电磁成形 245

8.4 激光冲击成形 246

8.5 超塑性成形 247

习题 249

第9章 冲压工艺规程的制定 250

9.1 制定冲压工艺过程的基础 250

9.1.1 各种冲压工序的力学

特点与分类 250

9.1.2 正确设计冲压工艺过程及

控制毛坯的变形 253

9.2 冲压工艺规程制定的步骤与内容 256

9.2.1 概述 256

9.2.2 零件图的分析 256

9.2.3 确定冲压件生产的

工艺方案 257

9.2.4 确定模具类型及结构形式 261

9.2.5 选用冲压设备 262

9.2.6 编写工艺文件 263

习题 265

参考文献 266前言本书是根据教育部颁布的本科专业目录和普通高等教育教学改革与教材建设的需要，为适应日益广泛应用的冷冲压加工技术，培养具有创新创业能力的应用型人才而编写的；是高等学校本科生材料成形及机械设计制造及其自动化专业（模具方向）的教学用书。

“冷冲模设计”是相关专业培养中的重要专业课程，《冲压工艺与模具设计》是这门课程的常用书，为满足人才培养的需求，本书在编写过程中，力争理论与生产实践相联系，强调应用能力的培养；吸收学科的新理论、新技术、新工艺；难度适中，理论以够用为度，内容丰富，文字简明易懂。

全书共分9章。首先介绍了冲压成形的基本知识，包括对冲压加工和冲压材料、冲压设备的介绍；其次重点介绍了基本冲压工艺和相应模具设计知识，包括冲裁、弯曲、拉深、局部成形等部分；在此基础上还介绍了汽车覆盖件模具和多工位级进模具的相关内容；最后介绍了特种成形技术和冷冲压工艺规程的制定等内容。

第1、3、6、8、9章由金陵科技学院宇海英编写，第4章由沈阳航空大学刘占军编写，第5、7章由南京工程学院王鑫编写，第2章由佳木斯大学李小海编写。

限于编者水平有限，不足之处在所难免，诚请读者提出宝贵意见。

编 者

2010年10月

汽车覆盖件（简称覆盖件），是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的异形体表面和内部的汽车零件。汽车覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件。

覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。欧、美、日等发达国家生产的A级表面精度的汽车覆盖件有引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板，行礼箱盖板，发动机前支撑板，发动机前裙板，前围上盖板，后围板，后围上盖板，前裙板，前框架，前翼子板，车轮挡泥板、后翼子板、后围板、行李仓盖，后围上盖板、顶盖、前围侧板、前围板、前围上盖板、前挡泥板、发动机罩。

按工艺特征分类如下：　

(1)对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。　

(2)不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种。　

(3)可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件，也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。　

(4)具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面。　

(5)压弯成型的覆盖件。　

以上各类覆盖件的工艺方案各有不同，模具设计结构亦有很大差别。　

按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求，内部覆盖件的形状往往更复杂。

按材料分类:可分为

1.塑料类覆盖件,如ABS,PP,SMC制作的保险杠,翼子板等,科学研究和生产实践表明，SMC材料是新型汽车覆盖件制造的理想材料。　

2.钣金类覆盖件,一般指车身壳体零件,是由薄钢板冲压成型,然后按一定的工艺次序焊接成车身壳体.

同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设

计和冲模制造工艺都具有特殊性。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一各特殊的类别加以研究和分析。　

覆盖件的特点决定了它的特殊要求。　

1. 表面质量　覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。　

2. 尺寸形状　覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。主模型是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和主模型一致，图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取，从这个意义上看，主模型是覆盖件图必要的补充。　

3. 刚性　覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。检查覆盖件刚性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同，另一是用手按看其是否发生松弛和鼓动现象。　

4. 工艺性　覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。