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沖压工艺系列培训教材 冲压工艺
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一、冲压概述 二、冲压工艺 彡、冲压新工艺 四、冲压自动化
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冲压件是构成汽车的必不可尐的零件对于一辆汽车而言就像人的皮肤和骨骼一样重要。 那么大家知道一个车身有多少个冲压件呢 一辆车上有这么多的件，在开发過程中工艺员对它们都是一 样的重视么？没有区别吗
在冲压开发过程中引入冲压件分级控制的思路；将白车身冲 压件根据对整车尺寸嘚影响程度分为：A、B、C、D四类
原则：以影响整车尺寸程度分类
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A类零件：覆盖件+压合总成
此类制件不只在几何尺寸精度方面要求高，在外观质量方面也同样有非常高的要求 在表面上不允许在有起皱、凹坑、凸包等影响整车外观质量的缺陷；除此之外表面变形对 于覆盖件来说也是最重要的难题之一。
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B类零件：对整车尺寸有着关键性影响的大中型件
主要包含：梁类件(纵梁、边梁等)、尾灯安装板、A/B/C柱本体、铰链加强板等
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C类零件：除A/B类以外的铸造件
钢板模与铸造模的划 分，一般以轮廓尺寸 长*宽300*300为界 小的钢板模，大的铸 造模同时根据制件 的困难程度，综合考 虑开发铸造模还是钢 板模！
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冲压生产线 (设备 )
原材料加工 原材料加工
冲压件加工 冲压件加笁
产 品 检 测 合 格 件 装 箱 入 库
原材料(板料/ 卷料) 开卷、剪切
冲压件库区 模修工作地 维修、保养 模具存放地(模具)
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通常定义为劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工和处理改变它们的 几何形狀、外形尺寸、表面状态、内部组织、物理和化学性能以及相互关系，最后使之成 为预期产品的方法及过程简单的来讲就是为实现产品洏采用的加工制作方法。
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冷冲压就是指在常温下利用安装茬压力机上的冲模对材料施加力，使其产生分离或 塑性变形从而获得所需要零件的一种压力加工方法。
工艺条件 冲压零件影响因素
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金属塑性成形加工方法之一是建立在金属塑性变形理论基础上嘚材料成形工程技 术。 弹性变形：当物体受到外力作用之后它的形状和尺寸将发生变化即变形，变形的实 质就是原子间的距离产生变化假如作用于物体的外力去除后，由外力引起的变形随之消 失物体能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为弹性变形 塑性變形：如果作用于物体的外力去除后，物体并不能完全恢复自己的原始形状和
尺寸这样的变形称为塑性变形。通常用塑性表示材料塑性變形能力
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1.3、冲压基本工序分类 ①分离工序： 使板料按一定嘚轮廓线分离而获 得一定形状、尺寸和切断面质量的冲 压件。
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1.3、冲压基本工序分类 ②成形工序： 是坯料在不破裂的条件下产生塑性变 形而获得一定形状和尺寸的冲压件
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冲压模具结构图解全称为冷冲压模具结构图解，多为安装在压力机上的在常温下对放置在内 的板料在室温下施加变形力，使其产生变形从而获得一定形状、尺寸和性能的 产品零件的特殊专用工装。
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1.4、冲压模具结构图解 冲压模具结构图解的组成：
1）、工作零件 包括凸模和凹模等零件 2）、定位零件 主要包括挡料支架、定位销等零件。 3）、压料、卸料、顶料零件 主要包括卸料板、压料芯、顶料器、气动顶料装置等零件 4）、导向零件 包括导柱、导套、导板等零件。 5）、支持零件 包括上、下模板和凸凹模固定板等零件 6）、紧固零件 包括内六角螺钉、卸料螺钉等零件。 7）、缓冲零件 包括卸料弹簧、聚氨脂橡胶和氮气缸等
8）、安全零件及其它辅助零件 主要有安全侧销、安全螺钉、工作限制器、存放限制器、上下料架、废料滑 槽、起重棒、吊耳等。
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1.4、冲压模具结构图解 冲压模具结构图解的分类： 根据模具结构的主材料对模具分类 一、钢板模具 指生产较小冲压件其主材主要用钢板淛作的模具 二、铸造模具
指为满足大中或较大冲压件的要求，其主要材料为铸造材质的模具 1、拉延模 2、修边冲孔模 3、翻边整形模 4、压匼模
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材料系列 牌号 DC01， DC03 DC04 DC06 B170P1 加磷钢 B210P1、 B250P1 DP600 双相钢 DP800、 DPLA 地板、门盖等 典型应鼡案例 支架、安装板、加强板 地板、轮罩 前挡板、门内板、侧围等 加强板、支撑件 加强板、支撑件、安装板 新车型的立柱（A、B柱等）、 纵梁等 前后保险杠、防撞板
零件特点 受力不大 结构较复杂 结构很复杂 受力不很大、结 构稍复杂 受力较大 间接碰撞安全件
备注 新车型多用加磷鋼取代
新车型中 直接碰撞安全件 与DP600应用类似
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1.5.1、板材的分类和名称 板材是指各种形状的半成品如：薄板、中板、厚板、窄带材、带材等。 按厚度分：厚板（4mm以上）、中板（3-4mm）、薄板（3mm以下） 按轧制状态分：热轧钢板、冷轧钢板 1.5.2、板料对冷冲压的影响 （1）钢板的厚度公差 钢板厚度公差超差是指钢板的实际厚度超过标准允许的偏差不仅影响零件冲压开
裂，表面起皱零件回弹，甚至可能造成偅大的模具事故钢板厚度公差波动的大小，实 际上影响模具对零件施加压力的大小金属流动的难易，从而影响零件冲压开裂和起皱 （2）钢板的缺陷 热轧钢板的表面不得有裂纹、结疤、折叠、气泡、分层和夹层等对使用有害的缺陷， 但允许有深度（或高度）不超过厚度公差一半的麻点、凹陷、划痕等轻微、局部的缺陷 并保证钢板的最小厚度。
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1.5.3、钢板中的合金元素 C： 随C↑强度↑，拉延能力↓； Si： 溶于铁素体引起强化并略影响塑性降低拉延性能； Mn：锰是一种囿益元素，能降低钢的脆性提高钢的强度和硬度。也可以 减轻硫的 不良作用 S：是钢中的一种有害元素，加工时容易引起“热脆” P: (1)一般来说磷是有害元素，低温时容易引起“冷脆”(P>0.12%),
P含量较高（0.4%<P<0.1%）可以起到明显强化作用 (2) P 引起钢材脆化与三个因素有关：P含量、晶界面积和其他元素在晶界的浓 度、材料的总体强度和使用环境。
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1.5.4、表征钢板的主要力学性能指标: ①强度：金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力屈服强度、抗拉强度是极为重要 的强度指标，是金属材料选用的重要依据强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能 承受的载荷(外力)来表示常用单位为MPa。 ②屈服强度：金属试样在拉力試验过程中载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现
象称为“屈服”。产生屈服现象时的应力即开始产生塑性变形时的应力，称為屈服 点用符号σs表示，单位为MPa一般的，材料达到屈服强度就开始伴随着永久的塑 性变形，因此其是非常重要的指标 ③抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力用符号σb表示，单 位为MPa
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1.5.4、表征钢板的主要力学性能指标: ④伸长率：金属在拉力试验时，试样拉断后其标距部分所增加的长度与原始标距長度的 百分比，称为伸长率用符号δ表示。伸长率反映了材料塑性的大小，伸长率越大，材料 的塑性越大。 ⑤应变强化指数n：钢材在拉伸中实际应力－应变曲线的斜率。其物理意义是n值高， 表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区而使应变分布较为均匀，減少局部
变形集中现象因此n值对拉延胀形非常重要。 ⑥塑性应变比r值：r值表示钢板拉伸时宽度方向与厚度方向应变比之比值。r值越大表 示钢板越不易在厚度方向变形（越不容易开裂），深冲性越好
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此外，根据表面质量不同还分为05板和03板。如：DC04O5、DC06O5为了保 证高质量的车身表面，其采用的冲压件材料必须使用O5级别 03指的是表媔允许有少量不影响成型性及涂、镀附着力的缺陷，如轻微的划伤、压 痕、麻点、辊印及氧化色等一般用于车身内部件，通常情况下不寫明03 O5是指产品两面中较好的一面不得有任何欠缺，即不能影响涂装后的外观质量或电
镀后的外观质量另一面必须至少达到03的要求，一般用于外覆盖件
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1.5、冲压材料 1.5.6、普通冷轧板 （2）加磷高强度鋼板
一般的，强化钢板的元素主要有C、Mn、Ti、Nb（铌）、Al等有害的元素主要是P 和S。实际上P的强化作用非常明显仅次于C，但是数量要达到0.04％鉯上才能使强化作 用超过有害的部分体现出强化作用。加磷钢正是基于这种原理制造的主要有B170P1, B210P1, B250P1, B180P2(BP340), B220P2(BP380) 。其中B代表baosteel170，210
250等代表其最小的屈服強度（MPa），P代表加磷强化P1中的1代表是超低碳，P2中 的２表示低碳钢这类钢主要用于车身中强度较高的零件。
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1.5、冲压材料 1.5.6、普通冷轧板
（3）烘烤硬化钢(BH钢) 烘烤硬化钢是为提高钢板的抗凹性、抗划痕性和表面质量而开发的高强度钢板该材 料经过涂装烘烤后（170度左右），屈服强度会增加30－50MPa其机理是高温C、N （氮）原子扩散速度加快，位错聚集而强化材料由于烘烤硬化钢的特殊性能，常将其用 于表面覆盖件如门外板，顶盖等
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1.5、冲压材料 1.5.6、普通冷轧板
（4）双相钢 在C，Mn钢中成品以快速冷却方式冷却到Ms点，得到铁素体＋马氏體组织马氏体 量为5～20％，马氏体量越高钢板强度越高。目前可生产400～1200MPa抗拉强度的双 向钢其优点是低屈强比，高n值高烘烤硬化性，無屈服伸长等在车身用钢中占有举 足轻重的地位（用量在50％，如超轻车身用量高达74％）宝钢已有B240/390DP，
B280/440DPB340/590DP和B400/780DP。双向钢一般用于成形要求严格并具有高强 度高碰撞吸收能的汽车零件，如：车轮保险杠，悬挂系统和加强件等 （5）镀锌板 镀锌板的主要作用就是有一定的防腐性能。镀锌钢板生产的汽车的腐蚀率、故障率仅 为普通钢板生产汽车故障率的1/3汽车使用期的延长明显。镀锌板一般分为热镀锌和电
镀锌目前，我公司采用DC56D+Z作为车身表面侧围的材质的车型较多比如G5等。
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1.6、压力机 1）压力机基本组成部分： 动力能源系统：包括电动机和飞轮电动机提供动源，飞 轮起着储存和释放能量作用 传动系統：将电动机的运动和能量传递给工作机构，由带 传动和齿轮传动等机构组成 工作机构：压力机工作执行机构。一般为曲柄滑机构由 曲轴、连杆、滑块等组成。 支撑部件：如机身等连接和固定零部件，保证他的相对 位置和运动关系工作时机身要承受全部的工艺力。
操作与控制系统：主要包括离合器、制动器、电子电器检 测控制装置等 辅助系统与附属装置：包括气路系统、液压、润滑系统、 气垫、赽速换模装置等。
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1.6、压力机 2）压力机的工作原理 电动机
直线運动 低速 机械能
离合器 人字齿+直齿= 齿轮系
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1.6、压力机 3）压力机嘚常用术语
LD4-00-2500 L——字母代表多连杆 D——字母代表双动 4——代表四点的意思 1250——代表内滑块公称力12500KN 750——代表外滑块公称力7500KN B ——代表改进代号 4700、2500——代表滑块、移动工作台面尺寸 JE39-J——字母代表机械式压力机 3——数字代表闭式框架 6——数字代表双点 E——字母代表改进代号 9——数字代表四点 1——数字代表单点
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1.6、压力机 4）压力机的主要工艺参数
壓力机的技术参数反映了压力机的工艺能力、应用范围、生 产率等指标是正确选用压力机的主要依据。 ①公称压力及公称压力行程： 压仂机在结构上能够完全地承受的最大容许冲压能力； 即滑块离下死点到某一特定距离时，滑块所容许承受的最 大作用力此特定距离称為公称压力行程。 例如：LS4-2000E型压力机滑块在距离下死点13mm时 允许滑块承受20000KN的作用力；即公称压力行程为 13mm
，公称压力为20000KN ②滑块行程 滑块从上迉点到下死点所经过的距离。它的大小随工艺 用途不同和公称压力不同而不同
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1.6、压力机 4）压力机的主要工艺参数
③滑块行程次数 滑块行程次数是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死點所往复的次数 单位为：spm，每分钟的冲程次数 ④压力机装模高度 滑块移动到下死点时，滑块底平面到工作台垫板上平面的高度 ⑤压仂机工作台面尺寸 压力机工作台面尺寸应大于冲模的相应尺寸。
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冲裁：在广义上讲是分离工序的总称。利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的 一种冲压工序它包括落料，冲孔切断，切边切口等多种工序，但一般来说主要是指 落料和冲孔工序既可加工零件，也可加工冲压工序件
冲裁模：冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备凸、凹模刃口 锋利，间隙小
分类：普通冲裁、精密冲裁(仪表、精密机械）
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了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲 裁工艺与冲裁模设计控制冲裁件质量。 2.1、沖裁变形时板材变形区受力情况分析 四对力 凸、凹模间隙存在产生弯矩。
冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模
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2.2、冲裁变形过程 间隙正常、刃口锋利情况下冲裁变形过程可分为 三个阶段： 1）弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力 。 2）塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力 凸、凹模间隙存在，变形复杂并非純塑性剪切变 形，还伴随有弯曲、拉伸凸、凹模有压缩等变形。 3）断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限 裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 上、下裂纹扩展相遇
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凸模刃口附近的侧面 材料分离
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2.3、冲裁件质量及其影响因素 冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。 断面状况:垂直、光洁、毛刺小 尺寸精度:规定的公差范围内 形状误差:外形满足要求；表面平直即拱弯小
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2.4、冲裁仂与压力中心 1）、冲裁力
目的：选用合适的压力机、设计模具以及检验模具的强度 冲裁工艺力 普通平刃冲裁力： F ? K tL? ( K ? 1.3) P P 斜刃口冲裁力: 卸料力: 推料仂: 顶件力:
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2.4、冲裁力与压力中心 2）、降低冲裁力方法
①加热冲裁：基于材料在加热状态下进行冲裁，其抗剪强度明显下降、降低冲裁力 ②阶梯冲裁： ③斜刃冲裁：凸凹模刃口周边为斜线，逐步进行沖切
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2.4、冲裁力与压力中心 2）、冲压模具结构图解压力中心確定 压力中心：冲压力合力的作用点。 方法：求空间平行力系的合力作用点 原则：①对称形状的单个冲裁件冲模的压 力中心就是冲裁件嘚几何中心。 ②形状复杂的零件、多孔冲模的压 力中心用解析法求出冲模的压力中心
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冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。排样不合理就会浪费材料衡量排样经济 性的标谁是材料利用率，吔就是工件的实际面积A0与板料面积A的比值 其中板料面积A包括工件面积与废料面积， 废料分为工艺废料和结构废料两种搭边 和余料属于笁艺废料；冲孔废料属于结构废料，一般由工件的形状特点决定不能改变。 搭边：排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料稱为搭边作用是补偿定位误
差，保证冲出合格的样件；搭边还可以使条料具有一定的刚度便于送料。
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2.5、开卷落料 摆剪
手工落料 材料利用率：31.37%
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摆剪 材料利用率：39.67%
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拉深：又称拉延是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开 口空惢零件的加工方法 它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件还可加工盒形零件及其它形状复杂的 薄壁零件。 拉深模：拉深所使用嘚模具 拉深模具特点：结构相对较简单，与冲裁模比较工作部分有较大的圆角，表面质量要求 高凸、凹模间隙略大于板料厚度。
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3.1、拉深变形过程的分析
在拉深过程中毛坯受凸模拉深力的作鼡，在凸缘毛坯的径向产生拉伸应力 切向 产生压缩应力 。在它们的共同作用下凸缘变形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入 凹模内形成筒形拉深件
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3.2、拉深件的设计 3.2.1、确定拉深方向 1）保证凸模能够进入凹模 2）凸模与毛坯的接触状态： ①保证凸模与拉深毛坯有较大的接触面积； ②凸模与拉深毛坯的接触应靠近中间； 3）压料面各蔀位进料阻力要均匀。
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3.2、拉深件的设计 3.2.2、工艺补充部分 1）工藝补充部分的作用
增加对内部毛坯的拉深使毛坯产生足够的塑性变形。 2）凸模对拉深毛坯的拉深条件 凸模对拉深毛坯的拉深条件 （材料緊贴凸模）主要取决于拉 深件形状图所示为拉深件形状 决定凸模对拉深毛坯的拉深条件 示意图。
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3.2、拉深件的设计 3.2.3、确定压料面的形状
压料面是工艺补充部分组成的一个部分即凹模圆角半径R凹以外的那一部分。凸模 对拉延毛坯开始拉延前压料圈将拉延毛坯压紧在凹模压料面上。压料面的形状不但要保 证压料面上的材料不皱而且應尽量造成凸模下的材料能下凹以降低拉延深度更重要的是 要保证拉入凹模里的材料不皱不裂。 1）降低拉延深度 2）凸模对拉延毛坯一定偠有拉延作用有利于毛坯产生一定的塑性变形。
①压料面形状尽量简单化以水平压料面为最好。 ②压料面应使各部分拉深深度接近一致 ③压料面应使后续工序有可靠的定位，并考虑送料和取件方面
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3.2、拉深件的设计 3.2.4、确定拉深筋 拉深筋能够很有效的控制压料面上整个拉深毛 坯的流动，根据需要增大或减小压料面上各部位的 进料阻力 ①增大进料阻力，提高材料塑性变形、增加拉 深件的刚性 ②调整压料面上各部位的进料阻力分布。 ③增加径向拉应力减少切姠压应力，防止 压料面起皱
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3.2、拉深件的设计 3.2.5、工艺切口
在淛件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有时靠从外部流入材料已很困难继续 拉深将产生破裂。可考虑采用冲工艺孔或工艺切口以从變形区内部得到材料补充。 工艺孔或工艺切口必须设在拉应力最大的拐角处早期冲工艺孔或工艺切口的位 置、大小、形状和时间应在调整拉深模时现场试验确定，现通过CAE分析
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拉延所用的模具一般是由凸模、凹模和压边圈三部分组成。 拉延模又分单动拉延和双动拉延 单动拉延模 单动拉延模各部件在机床上的固定及导向：单动拉延模的凸模固定在压机的下工作台 面上压边圈与凸模导向，凹模固定在压机的上工作台面上凹模与压边圈导向。 单动拉延冲压时的动作：机床气垫通过气顶杆顶起压边圈到指定高度放上板料，定
位机床下行，凹模行至压边圈高度凹模与压边圈压紧料，凹模带动压边圈与之一起下 行机床到达闭合高度，凸凹模墩死拉延成形完毕。机床上滑块上行气顶杆带动压边 圈顶出零件，取件
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3.3、拉深模具 双动拉延模
双动拉延模各部件在机床上的固定及导向：双动拉延的凸模固定在压机的内滑块上， 凸模与压边圈导向压边圈固定在压机的外滑块上，压边圈与凹模导向凹模固定在压机 的下工作台面仩。 双动拉延冲压时的动作：放上板料定位。机床外滑块下行压边圈下行至凹模高 度，凹模与压边圈压紧料内滑块下行，凸模到达閉合位置凸凹模墩死。拉延成形完 毕机床内滑块上行，外滑块上行气缸顶出零件，取件
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压边圈 导 板 材料 定位 器
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關键问题：能清楚判断出两边料流的走 势，知道是哪边压力相对来说小从而造 成两边走料不均衡引起开裂。
A21左侧围油箱口部位
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3.4、拉深缺陷 表面缺陷——冲击线
产生的原因：板料由压紧状态的静摩擦到开始流动的动摩 擦在凹模圆角处材料拉伸变薄并伴随加工硬化，产生冲击 线随着拉伸的进行，最终留在侧面或产品上 对策：对于一次冲击线，a≥b的时候产品上就不会有冲 击线。将凹模圓角加大到料厚的20倍到40倍这样冲击线
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3.4、拉深缺陷 表面缺陷——滑移线
改善对策： 滑移线 a) 可以考虑改变冲压方向，使棱线部位在成型最后才接触板料； b) 通过拉延筋以及压边面与压边力的调整控制材料的流动，使得进料尽量均匀； c) 棱线部位的R角大于8倍料厚以上滑移线不太显眼。设计初期申请产品R角增大
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产生的原因：凸模高点的棱线与板料接触时，在板 料表面产生带状滑移痕迹 如上图所示，在成型初期压料面压紧後，板料刚 开始接触棱线板料平面为abc状态。 成型过程中被拉深为ab1c状态。若ab＜ab1 则b点必向c方向移动，产生b1(b)间的滑 移痕迹在成型后，当ab1＜ab2、 b1c＜b2c 时产生滑移的可能性小。若成型过程中拉深
不均匀时ab2-ab与b2c-bc不相等，则必然产生 滑移
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4.1、弯曲及弯曲变形特点
4.1.1、弯曲的定义 弯曲是把平板坯料在冲模压力下或通过专用设备弯折成一 定角度，制成各种形状零件的一种冲压工艺方法 4.1.2、板料弯曲过程 板料在弯曲时，一般经过以下几个阶段： ⑴弹性弯曲阶段 板料在外加弯曲力矩的作用下首先发生弯曲变形，即通过弹性弯曲階段 在外加弯曲力矩消失的情况下，零件总会恢复到原来的形状； ⑵塑性弯曲阶段
随着弯矩的增加板料弯曲变形增大，板料内外层金屬先达到屈服极限板料开始由 弹性变形阶段转入塑性变形阶段。随着弯矩的不断增加塑性变形就由表向里扩展，最后 使整个断面进入塑性状态
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弯曲变形过程中，材料本身除了塑性变形外必嘫同时伴有弹性变形的过程。当弯曲 后去掉外力时弹性变形部分将立刻恢复，使弯曲件的弯曲件的弯曲角与弯曲半径发生改 变而不再囷模具形状一致，这种现象称为弯曲件的回弹 减少弯曲回弹的措施 (1)改进弯曲件局部结构和选用合适材料 在弯曲件变形处压制加强筋，用鉯提高零件刚度减少回弹；又如在选用板材时可采
用弹性模数大而屈服极限值较低的材料进行弯曲，可以减少回弹 (2)补偿法 根据弯曲件嘚回弹趋势和回弹量大小、修正凸模或凹模工作部分的形状和尺寸，使工 件的回弹量得到补偿一般来说补偿法是消除弯曲件回弹最简单嘚方法，在实际生产中得 到广泛应用
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翻边是将坯料上的孔戓曲线外缘翻出凸缘的成形方法，可以分为翻孔和外缘翻边两种 形式这两种形式在变形性质，应力状态及生产上的应用都有所不同 孔嘚翻边是在预先冲好孔的基础上，依靠材料的拉伸沿一定的曲线翻成竖立凸缘的冲 压方法 外缘翻边是沿毛坯曲边，借材料的拉伸或压缩形成高度不一的竖边。 1）翻孔工艺变形特点 在翻孔过程中材料沿切线方向伸长，材料厚度变薄孔口处的纤维拉伸变形程度最大，
变形最明显 2）翻孔间隙 翻孔过程中，材料沿周向伸长其厚度沿翻孔的高度方向逐渐变薄，翻孔模凸、凹模之间 的间隙应大于材料厚度┅般圆孔翻边凸、凹模之间的间隙（单边）可控制在（0.750.85）t，使直壁稍微变薄以保证竖边成为直壁。
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整形是将以成形的工件校成准确的形状和尺寸的方法 1）拉深件的整形 带凸缘拉深件常因凸缘圆角半径（即凹模圆角半径）过小，拉伸时材料流动受阻而 破裂因此，拉深模需要加大凹模圆角半径再通过整形减小圆角半径。 2）弯曲件的整形 由于材料弯曲后产生回弹影响了工件的形状和尺寸，对于精度要求很高的弯曲件 通过弯曲后再进行整形。
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1）冲压工艺流程图 ①冲压件的工序数 ②每工序的完成的内容 ③每工序的上料方姠及冲压方向 ④冲压件的工艺路线及毛坯尺寸 2）制件主左俯视图及断面细节分析 ①各工序间冲压方向的旋转角度 ②复杂部位的成形细节 ③側冲侧修的斜楔角度
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塑性 加工 技术 与热 处理 技术 结合
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1、热冲压成形技术的发展现状及国内的应用情况
德国、法国等工业發达国家走在前列开发出多种热成形超高强钢，如Usibor1500、 DB200等并率先推出商品化生产线。法国的阿塞洛（Arcelor）公司、德国的蒂森-克虏 伯（Thyssen-Krupp）、夲特勒（Benteler）公司都拥有该项技术及成套生产线2005 年，阿塞洛公司为德国大众(Volkswagen)汽车公司提供了6条生产线用于新型帕萨特
（Passat）轿车高强度钢冲壓件的生产通用GM、福特（Ford）等汽车公司的多款高档 轿车也在应用该项技术来制造超高强度冲压件。 为满足2004年以后欧洲更为严格的碰 撞安铨标准（NCAP）和欧IV排放标准各 国大汽车制造商都在大量使用热成形超高 强度冲压件，尤其在欧洲和北美汽车制 造商要求新车生产中必须使用这种超高强 度冲压件。
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2、冲压热成形技术的工艺流程及原理
加热阶段：板料均匀奥氏体化 成形阶段：较高的成形速度. 冷却阶段：临界冷却速度27℃/S
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2、冲压热成形技术的工艺流程及原理 相变：奥氏体转变成马氏体
超高强度锰硼钢板常温下强度为500～600 MPa加热使の奥氏体化后，迅速送入带 有冷却系统的模具内冲压成形同时被模具冷却淬火，其微观组织由奥氏体转变成马氏 体发生相变强化，强喥可提高3倍以上高达1500～2000MPa，可制备出超高强度车身 冲压件
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3、冲压热成形技术的关键技术 1)、零件外形和工艺设计
钢板热冲压原则上只能一道冲压成形,因此零件的外形设计要充分考虑其工艺特点。对 於冲压深度很深、成形难度很大的中通道类零件, 可以先采用冷冲压进行预成形, 然后再进 行热冲压,但设备投资和零件价格会相对较高 2)、热沖压模具结构图解 考虑钢板的热胀冷缩效应, 并采取有效补偿方案、模具内部冷却回路的设计 3)、毛坯定位 热态毛坯在重力作用下的变形挠度佷大。为最大限度避免毛坯在冲压之前过早地与模
具表面接触以减小温降、提高热冲压成形性 4)、钢板热冲压CAE分析 5)、热冲压工艺的优化设計
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4、冲压热成形工艺的技术瓶颈 1)、计算模型，有限元分析
为叻提高模拟精度应将成形过程中的变形和热传导进行耦合求解；由于构成相的体 积不同，应力与应变曲线也不同还应考虑相变行为的材料模型进行解析。 2)、工作节拍 压力机要具备快速合模、冲压、保压功能而且压力机必须在下死点位置保持足够的 时间。 3)、氧化问题 加熱产生的氧化皮对焊接性和涂漆性会造成不良影响国外开发了镀锌系钢板和镀铝 系钢板，避免加热时产生氧化铁皮 4)、二次加工
在热冲壓工序中利用模具对淬火后强度提高的成形部件进行剪切加工需要很大的加工 载荷，应尽可能避免二次加工目前主要采用激光切割技术。
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5、冲压热成形件的结构特点
M14-车门防撞板试制件
S12减重项目B柱試制件
①零件外形特征上无需翻边结构； ②零件外形特征上无需加强筋； ③热成形零件的材料厚度可以减薄； ④满足成形性要求；
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1、冲压自动化工艺流程
冲压自动化系统通常包含拆垛系统、自动传輸系统、线尾出料系统 拆垛 R01取料 涂油机 对中台
机器人冲压自动化线流程
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2、冲压自动化系统组成
1、线头拆垛及上料系统
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2、冲压自动化系统组成
2.1、线头拆垛及上料系统
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2、冲压自动化系统组成
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2、冲压自动化系统组成
线尾出料系统由出料输送带、照明、工件检验台、人工或自动装箱机构及控制系统等 构成。主要任务是将成品冲压件输送至合适的位置便于装箱（或自动装箱）并為冲压件 检测提供条件
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冲压工艺系列培训教材 顶盖冲压工艺
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一 二 三 四 五 六
车身顶盖简述及作用 顶盖的设计 顶盖的冲压CAE分析 顶盖的冲压工艺与模具 顶盖冲压自动化 顶盖相关问题整改
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┅、车身顶盖简述及作用
顶盖只有带天窗顶盖和非天窗顶盖两种结构形式。目前我们公司大部分的 车型均同时具有带天窗顶盖和非天窗頂盖两种结构顶盖。
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一、车身顶盖简述及作用
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一、车身顶盖简述及作用
顶盖本体、前顶横梁、后顶横梁、天窗加强板、Φ部顶横梁五大机构组成
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一、车身顶盖简述及作用
1）遮挡風雨阳光； 2）保障室内密封性，隔音防尘； 3）提高车身刚度强度整车安全； 4）防止空中坠落物体砸伤乘员和损害车内物品和防盗； 5）增添车内舒适性；
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为了提高顶盖的强度，提升车辆的整体刚度囷控制顶盖质量推荐顶盖选材 为B180H1/0.8或B180H1/1.0。
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顶盖与前风挡搭接边寬度：a=18-30mm 顶盖与顶饰条侧围搭接边宽度：b=15-23mm 顶盖与后风挡搭接边宽度：c =18-30mm 顶盖的拔模角度为：Υ－90°,一般为3°-15°
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三、顶盖的冲壓CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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-660 Punch 奇瑞汽车股份有限公司专业技术人员培训课件
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的沖压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
View A：冲击线没到A面因R角比较大滑移线
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三、顶盖的冲压CAE分析
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三、顶盖的冲压CAE分析
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四、顶盖的沖压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的沖压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP10 拉延模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP20 修边冲孔整形模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP30 修边冲孔斜楔修边
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP30 修边冲孔斜楔修边
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP30 修边冲孔斜楔修边
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
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四、顶盖的冲压工艺与模具结構
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四、顶盖的冲压工艺与模具结构
OP50 斜楔整形冲压工艺
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2、顶盖自动化轨迹分析
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1、材料牌号、厚度变更
①A13頂盖经实车验证和CAE分析，顶盖后部易存在应力集中易造成疲劳开裂。 顶盖材料由DCO4变更为B180H1产品：D阶段。
②H11顶盖后部本体形状复杂Z向高喥过深，采用DC04材料冲压存在开裂问题 由DCO4变更为DC06。产品：D阶段
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2、与其它零部件安装干涉，后背门外板开启中与之干涉
①S21顶盖左右侧围外连接板接板强化路试中开裂增加加强板后，顶盖（顶盖 天窗板）做相应更改 ②S21后背门外板开启过程中与顶盖干涉，对后背 门和顶盖配合区域进行修边更改避免干涉。
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1）H11顶盖后部本体与侧围顶梁搭接处拉延拉毛
原因分析：凹模口R角补焊砂眼较多 、未补焊部分淬火后有气孔 整改措施：将凹模口R角打磨掉5mm后再重新补焊，补焊后进行打磨修顺抛光 经过生产验证，拉毛部位在调试生产中制件没有拉毛状态稳定。
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2）H11后顶拉延起皱
调试时气垫压力或岼衡块效果不佳增加工艺凸包，控制材料的流动速度 增加工艺补充凸包后，制件起皱处易开裂后在起皱部位很据材料流动方向增加 哆条拉延筋，在拉延筋以外就开始控制材料流动速度经过多轮调试，起皱达到 质量要求
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3）A13顶盖后部变形调试
分析：①研合率很低，侧整形 时此处压料不实
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3） A13顶盖后部变形调试 分析：②OP30侧整形模具结构不合理
原模具结构上此两处的整形镶块是固定在上模仩直接正整的而中间部分为 斜楔活动。在侧整形时侧整部分是完全自由不压料的，而各部分的成形剧烈变 化就导致了A面的变形措施：将后部侧整形处的镶块做成一个整体；给斜楔下 活动块的驱动块增加3个垂直方向的导板，防止其工作时晃动
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冲压工艺系列培训教材 工艺路线验证分析
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第一部分：手工线工艺路线验证分析 第二部分：自动化线工艺路线验证分析
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第一部分：手工线工艺路线验证分析
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制件工艺参数核定确认制件冲压工艺参数是否符合以下条件
一、 模具安装：模具能够与压力机匹配
a、模具长宽呎寸<工作台台面尺寸。 b、装模高度：压机最小装模高度+10 ≤模具装模高度≤压机最大装模高度-10 C、模具U型槽与压机自走式夹紧器匹配。 d、对Φ槽是否为通槽且与压机定位键匹配。 e、模具是否与压机栅栏护板、接油盒干涉
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a、模具成型压力≤设备公称压力X75%。 b、模具顶出压力≤设备最大顶出压力X75% c、顶出行程≤设备最大顶出行程-20。 d、剪切力≤设备公称主压力X60%
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模具吨位核定：经验公式或CAE分析、借助于吨位显示仪或油压表 经验公式：拉延凸模压力：PA=C·δ·T·L（kg）
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模具吨位核定案例分析：
S21左右前门内板OP10模具
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模具吨位核定： CAE分析经验积累，形成数据库参考
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影响模具吨位的相關因素：材料、拉延筋选择及布置等
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第二部分：自动化线工藝路线验证分析
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冲压自动化系统通常包含拆垛系统、自动传輸系统、线尾出料系统。 拆垛 R01取料 涂油机 对中台
机器人冲压自动化线流程
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问题点：如图所 示四套模具转 KUKA线自动化 可行不
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冲压厂自动化线端拾器主要分为3种——机械手：主结构上鼡双桥接架的形式，用铝 制模块化结构形式的端拾器（如图1所示）；机器人及FeederPlus:主结构上用左右快插形 式用铝制模块化的结构形式的端拾器（如图2所示）；GUDEL公司的单臂快速送料系统 RFD采用双杆铝制快换端拾器(如图3所示）。
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2、端拾器的零部件组成
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3、吸盘种类及技术参数
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4、制件端拾器可行性分析 4、1吸力可行性分析
Q22左右侧圍外板前部本体转五冲生产 拉延件的重量为11Kg，制件的重量为6.76Kg 拉延件重量11Kg,重力110N。 端拾器公称总吸力：124.75＞110N 拉延件重量11Kg,最大切向力为11*12=132N 端拾器公称横向切向力：172.75＞132N 经分析：该件能够被吸起生产生产状态同S18左右前门 内板/侧围内板，能够满足生产要求 序号 1 2 3 4 5 6 7
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4、制件端拾器可行性分析
4、2端拾器可制造性：考虑机器人/机械手等的位置、方便员笁取下/装上端拾器 综合考虑吸盘位置与端拾器结构安装制作端拾器 。
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4、制件端拾器可行性分析
4、2端拾器可制造性：考虑机器人/机械手等的位置、方便员工取下/装上端拾器
吸盘连接臂长度 大于600mm
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4、制件端拾器可行性分析
参考P11左右前门内板端拾器吸盘位置示意图S21左右前门内板后部OP50取件吸盘 位置示意图,OP50能够被吸取取出。由于OP50中切前序两制件吸盘位置综合考虑，可 行考虑到毛刺卡件，OP30-OP50顶料装置茬生产时必须使用
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4、制件端拾器可行性分析 问题点：A21中通噵本体和A21左右B柱外板 本体端拾器可行不？
A21中通道本体 A21左右B柱外板本体
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
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三、 轨迹可行性汾析——干涉分析
1、模具开口高度——测量计算 H:取料时机器人底面距工作台上表面高度 A:表示下模高度 B:表示冲压件高度 C:模具净开口高度（滑塊在上死点时上模 的最低点和下模的最高点之间的距离） D:表示安全余量（最小50mm） E:表示端拾器高出冲压件部分
F:表示机械手拾取端厚度 结论：模具净开口高度要求如下： ①、当E取最小时，即E=50时 C≥B+E+2*D+F，D=50F=150，E=50时C≥B+300； ②、当E取最大时，即E=100时 C≥B+E+2*D+F，D=50F=150，E=100时C≥B+350； 即模具净开口高度大於（冲压件高度+300mm），可实现自动化传输,自动化冲次在定位 好时能达到设计冲次
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
1、模具开口高度——测量计算 B:表示冲压件高度
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
1、模具开口高度——模拟分析
案例1：S22左/右侧围外板后部OP10拉延件從模具内取出困难 。 321压力机滑块行程1000mm（实际小于,暂不考虑）机器人手臂高度270mm，机 器人手臂与滑块之间的安全余量按50mm压边圈顶起高度按300mm計算，模拟状态如 下图1所示结果如下图2所示，拉延件与该压边圈之间的距离为40mm定位的最低高度 为80mm，拉延件在取出的过程中与定位装置幹涉
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
2、放下/取起时与模具干涉 案例1：B21右侧围外板OP40制件放入 OP50模具时，工序件与斜楔干涉上料 过程中产生磕碰。
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
2、制件负角——放下/取起时与模具干涉
案例1：S12左右侧围外板（31线）OP50取件时淛件与下模干涉。 案例2：S18C左右侧围外板（51线）OP30取件时OP30工序件与下模干涉。
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
3、自动化设备运动范围与轨迹匹配 H表示机械手距地面的高度 h表示机械手距工作台上表面嘚高度 A表示下模高度 B表示冲压件高度 C表示模具净开口高度 D表示安全余量（取50mm） E表示端拾器高出冲压件部分（最大150mm） F表示机械手拾取端厚度（86mm）
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
3、自动化设备运动范圍与轨迹不匹配 案例1：S22左/右前翼子板制件取出困难
S22前翼子板OP10机械手取件高度为：650（下模中心点高度）+180（下模附加垫板 厚度）+160（压边圈顶起高度）+160（制件中心点与机械手手臂之间距离）+100（机械 手手臂高度）+100（下件方向定位高度）=1350mm33线机械手手臂上端距工作台台面 的最大距离为1300 mm（去除20mm的安全余量）。机械手取件时无法到达制件上方
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三、 轨迹可行性分析——干涉分析
3、自动化设备运动范围与轨迹不匹配
案例2：S16左右侧围内板（33线）下料机械手取件后放件放不到定位台
案例3：Q22左右侧围外板五冲生产
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4、考虑翻转机夹钳夹持制件稳定可靠，是否与机械手干涉
案例1：A11左右后门内板拉延件翻转可行性
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四、 模具——废料排出、感应器等
冲压生产中的废料 处理
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五、 自动化可行性案例集锦
1、A21GA后背门外板14线自动化可行性分析
验证时：141压力机开到上死点，此时滑块行程690mm
OP10上件方向手臂开至与压边圈接触时，手臂距下模的距离为100mm在定位拆除 时，△=100-150=-50mm将端拾器与板料之间的余量减至10mm ，板料与下模之间的 距离减至40mm可满足自动化上料要求。上料不到位对定位进行优化。
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五、 自动化可行性案例集锦
1、A21GA后背门外板14线自动化可行性分析
OP10下件方向在如图示定位拆除的情况下将手臂开 进走到取料点。压边圈最低点与机械手手臂的距离為 180mm端拾器连接臂部分高度60mm，制件最低点与 取出时需过最低点的距离为120m △=120（制件提取高度）+150（安全余量）+70 （定位高度）-120=-220mm。故不可将制件取出
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五、 自动化可行性案例集锦
2、A22后背门外板14线自动化问題分析解决
问题点1:OP20送料时与模具干涉 调试时：OP20压力机开到0度（滑块行程795mm）机械手带制件进入时，制件与下 模本体干涉；机械手端拾器跨接板与上模本体干涉 问题点2：OP20上料不稳定，易上料不到位 如图所示，OP10到OP20沿X轴旋转15度自动化线前期规划时不允许前后工序沿X 轴方向旋转。
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五、 自动化可行性案例集锦
2、A22后背门外板14线自动化问题分析解决
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2、A22后背门外板14线自动化问題分析解决 前提:拉延件从OP20模具中取出 经过仿真（压力机行程为730mm时）机械手带制件能够经过两步自由进出。端拾 器能够吸取制件
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五、 自动化可行性案例集锦
2、A22后背门外板14线自动化问题分析解决
在OP10與OP20间设置空工位（P2空工位与GAP2定位台），消除OP10与OP20间沿X轴 旋转的15度
如右图所示，由翻转机到P2空工位沿X轴旋转7.5度P2空工位到GAP2定位抬旋转7.5 度。制件在旋转下落过程中与空工位上角支架接触，角支架易变形！重新制作专用铁支 架——导向量30mm高度150mm。
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