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1、冲压工艺与模具结构冲压工艺与模具结构 目录 一. 冲压的基本概念 二. 应用领域 三. 冲压材料 四.冲压设备 五. 冲压工艺和模具结构 一. 冲压的基本概念: 2. 研究对象:主要是板料零件,主要是金属板料零件的成型,也可以是非金属板料零件。 1. 基本原理:塑性加工的基本方法之一,靠模具和设备使毛坯发生变形,完成加工过程。 一. 冲压的基本概念: 4. 工艺方法: 工艺方法多种多样,概括起来分为两大类,分离工序和成型工序。 3. 基本特点: (1) 质量高;效率高;成本低; (2) 劳动强度大; (3) 工作环境差:噪音、脏、乱。 (4) 危险性:天车、叉车、冲压操作 落料 冲孔 修边 切
2、开 压弯 翻边 拉延 成型 分离工序 成型工序 二. 应用领域: 日常用品、家电、汽车、仪表、工程机械、航空航天等领域应用广泛。 三. 冲压材料 冲压材料的性能对成型影响很大: 延伸率: 拉延和成型影响极大; 抗拉强度: 决定成型力的大小。 板材:热轧钢板、冷轧钢板、不锈钢、有色金属板材 简易开卷设备 卷料 四. 冲压设备: 1. 压力机:按驱动滑块力的作用方式不同,分为机械压力机、液压机。 160吨机械压力机 400吨机械压力机 1).工作台 2).上滑块 连杆 滑块 工作台 行程不可调 闭合高度可调 四. 冲压设备: 500吨油压机 小型油压机 活塞 行程可调 闭合高度可调 滑块 工作台
3、四. 冲压设备: 2. 手工生产线:由46台压力机组成生产线,手工送料。生产效率低, 工人劳动强度大,对外表面零件质量难以保证。 四. 冲压设备: 3. 自动化生产线:由46台压力机组成生产线,带机械化送料装置。生产 效率高,降低了人员数量和劳动强度,有效的提高了冲压 件的表面质量。 4. 多工位压力机:拆垛系统、清洗喷油、坯料对中、多工位各加工工序组成 五. 冲压工艺和模具结构: 1. 模具的共同特点: (1)上模、下模 (2)导向 (3) 起吊装置 (4)安装:模柄、压板槽、托杆、闭合高度、台面尺寸、压床行程 (5)放件 (6) 定位(7)取件 (8)送料方向 拉延模 上模 下模 导向腿
4、起重柄 压板槽 托杆 闭合高度 定位板 五. 冲压工艺和模具结构: 2. 操作方式: (1). 手工操作 : 模具结构简单,需要人操作,放件、定位、取件、控制开关,工 人的劳动强度大,生产效率低,安全性差。 (2). 自动化操作:有自动化送料装置,模具结构复杂,人员数量少 生产效率高,劳动强度低,冲压件表面质量高,安全性好。 模具闭合高度:滑块运动到下死点时,上底板底面与下底板底面的距离,必 须符合压床的要求。 定 位 方 式:工件必须可靠定位,才能获得稳定合格的批量零件,孔、边、状 导 向 方 式:具有相对运动关系的零件之间要导向,导柱、导板 送料方向:考虑放件、取件时操作方便,行李箱内外板
5、的送料方向 五. 冲压工艺和模具结构: 工艺:op10. 落料冲孔 op20. 翻边 op30. 压弯 3. 以一个简单零件为例,说明冲压工艺的制定方法,模具的基本结构原理。 3.1 冲压工艺的制定 产品三要素:形状、孔、边 op10 op30 Op20 (1)基准点:假想的空间一点为基准,坐标为10的倍数 (2)冲压方向:压力机滑块运动方向,成型区域不能有负角 五. 冲压工艺和模具结构: 落料冲孔:(1)毛坯展开:中性层;(2)排样图(材料利用率); (3)毛刺 压弯、翻边:(1)行程;(2)回弹(冲压方向); (3)起皱、破裂 排样图 毛刺 塌角 斜度 光亮带 五. 冲压工艺和模具结构:
6、3.2 落料冲孔模 模柄 打料杆 导柱、导套 限制器 上底板 下底板 退料板 废料盖板 五. 冲压工艺和模具结构: 3.2 落料冲孔模 凸凹模 退料板 定位销 导柱 限制器 下底板 废料盖板 冲孔示意图 五. 冲压工艺和模具结构: 3.2 落料冲孔模 凹模 凸模 顶出器 导套 上底板 五. 冲压工艺和模具结构: 3.3 翻边模 模柄 上底板 下地板 导柱、导套 限制器 起重孔 托杆 五. 冲压工艺和模具结构: 3.3 翻边模 制件图 凹模镶块 顶出器 导向块 下底板 定位销 导柱 限制器 五. 冲压工艺和模具结构: 3.3 翻边模 上底板 凸模 导套 五. 冲压工艺和模具结构: 3.4 压弯模
7、 模柄 上底板 下底板 导柱、导套 限制器 起重孔 五. 冲压工艺和模具结构: 3.4压弯模 凹模镶块 顶出器 导向块 下底板 定位销 导柱 限制器 五. 冲压工艺和模具结构: 3.4压弯模 上底板 凸模 导套 模柄 64秒下线一台车 探秘一汽大众生产线 一汽大众冲压车间一汽大众冲压车间 拥有拥有4条具有世界先进水平的德国条具有世界先进水平的德国Mller Weingarten高速机高速机 械臂全自动生产线;械臂全自动生产线;(前两条生产线在前两条生产线在2005年投产,另两条在年投产,另两条在2009 年投产。年投产。 ) 4台液压多重曲线调试压力机、台液压多重曲线调试压力机、 8台台DEM
8、AG天车、自动地下废料输送带。天车、自动地下废料输送带。 “ 亚 洲 最 先 进 的 冲 压 车 间 ”亚 洲 最 先 进 的 冲 压 车 间 ”4条 全 自 动 生 产 线条 全 自 动 生 产 线4台 调 试 压 力 机台 调 试 压 力 机生产车型包括速腾、迈腾、宝来、高尔夫、生产车型包括速腾、迈腾、宝来、高尔夫、CC等。等。 亮点亮点1 “KUKA 四轴拆垛机器人四轴拆垛机器人”是通过程序控是通过程序控 制,将板料由料垛小车拾取并放置在节制,将板料由料垛小车拾取并放置在节 拍皮带上。机器人可在左右两处料垛之拍皮带上。机器人可在左右两处料垛之 间移动,上料时不会造成停台,确保整间移动,上
9、料时不会造成停台,确保整 线自动化生产的连续性;线自动化生产的连续性; 钢材板料由一部料垛小车自动运送进入生产线,上图状态为冲压线的钢材板料由一部料垛小车自动运送进入生产线,上图状态为冲压线的 一个大门已经开启,料垛小车正在往里“送货”。这部小车承担的任务一个大门已经开启,料垛小车正在往里“送货”。这部小车承担的任务 不止是运送板料,当不止是运送板料,当KUKA机器手在一叠板料里抓取板料时,还需要由机器手在一叠板料里抓取板料时,还需要由 它来保证机器手所抓取的板料只是一片,所以内里精度也不可小觑。它来保证机器手所抓取的板料只是一片,所以内里精度也不可小觑。 液压多重曲线调试压力机液压多重曲线调
10、试压力机”则是由则是由4个高速蓄个高速蓄 能器驱动,利用多点可调节结构的拉深垫技能器驱动,利用多点可调节结构的拉深垫技 术,实现机械大型压力机运动过程的精确仿术,实现机械大型压力机运动过程的精确仿 制,主要用于新车型模具调试、模具日常维制,主要用于新车型模具调试、模具日常维 修检修,降低生产线压机负荷压力。修检修,降低生产线压机负荷压力。 亮点亮点2 单独设立的调试线,用单独设立的调试线,用 于模具与冲压设备事先于模具与冲压设备事先 进行“磨合”,在不影进行“磨合”,在不影 响生产的情况下进行模响生产的情况下进行模 具准备和维护工作。在具准备和维护工作。在 这里我们看到了不少来这里我们看到了不
11、少来 自德国、意大利的外籍自德国、意大利的外籍 技术人员,他们主要负技术人员,他们主要负 责调试工作。责调试工作。 钢材板料被送去冲压之前,还需要做一次清洁,因为细钢材板料被送去冲压之前,还需要做一次清洁,因为细 微的杂质也可能影响冲压质量,这个工作由这套清洗机微的杂质也可能影响冲压质量,这个工作由这套清洗机 来完成。每一条冲压线有左右两套清洗机器轮流工作,来完成。每一条冲压线有左右两套清洗机器轮流工作, 所以清洗机器也需要被自动控制切换。所以清洗机器也需要被自动控制切换。 用于冲压的模具全都自德国进口,价格昂贵。国产模具对于用于冲压的模具全都自德国进口,价格昂贵。国产模具对于 一些高精度部件
12、的冲压效果并不好,而日本进口的模具虽一些高精度部件的冲压效果并不好,而日本进口的模具虽 然使用和德国的区别不大,但是耐用性是个问题,因此才然使用和德国的区别不大,但是耐用性是个问题,因此才 会花大价钱采购德国模具。在车间内随时都能见到来自德会花大价钱采购德国模具。在车间内随时都能见到来自德 国的工程师,他们主要工作就是调试和修理模具。国的工程师,他们主要工作就是调试和修理模具。 上图这一列排开的是模具。当要更换冲压产品时,新的上图这一列排开的是模具。当要更换冲压产品时,新的 模具就会被这样放在小车上,从冲压线的一侧沿各自的轨模具就会被这样放在小车上,从冲压线的一侧沿各自的轨 道自动进入冲压线,
13、切换过程约为道自动进入冲压线,切换过程约为10分钟。分钟。 这条冲压线的自动化程度非常高,无论上料、清洗、模具这些切换这条冲压线的自动化程度非常高,无论上料、清洗、模具这些切换 过程,都在没有任何可见的防护装置(如护栏)的情况下进行。原过程,都在没有任何可见的防护装置(如护栏)的情况下进行。原 来所有自动化设备工作区都设有感应式的“电子墙”(上图右下角来所有自动化设备工作区都设有感应式的“电子墙”(上图右下角 黄色圆灯即是),围绕设备切换区域,一旦感应到有人在工作区域黄色圆灯即是),围绕设备切换区域,一旦感应到有人在工作区域 内,就会立即停止机械操作。内,就会立即停止机械操作。 这是业界用于检
14、查冲压件这是业界用于检查冲压件 表面是否平整的常用工具表面是否平整的常用工具 “油石”,用于检查冲油石”,用于检查冲 压件的外表面瑕疵,板件压件的外表面瑕疵,板件 表面的高度差有表面的高度差有2m-3m 都可被检查出来。业内常都可被检查出来。业内常 用的是前方这种大的油石用的是前方这种大的油石 ,而一汽大众还引入了后,而一汽大众还引入了后 方这种小油石,它能监测方这种小油石,它能监测 出更小的瑕疵,虽然监测出更小的瑕疵,虽然监测 工具的成本没有增加,但工具的成本没有增加,但 对生产精度实际上是提出对生产精度实际上是提出 了更高的标准要求了更高的标准要求。 德国大众最早推行的奥迪特(德国大众最早
15、推行的奥迪特(AUDIT)评审方法,目前已经)评审方法,目前已经 被国内很多汽车厂广泛采用。一汽大众的冲压车间更有一个超大被国内很多汽车厂广泛采用。一汽大众的冲压车间更有一个超大 面积的评审室,抽查评审成品,用于控制生产质量。面积的评审室,抽查评审成品,用于控制生产质量。 前期加工好的钢材前期加工好的钢材 冲压好的配件输送带冲压好的配件输送带 冲压好了的尾箱盖冲压好了的尾箱盖 侧门框架侧门框架 解剖车身上的黄色部分采用的是高强度钢板,红色部分则 采用了超高强度的热成型钢板。热成型钢板采用的是欧洲 钢铁巨头帝森-克虏伯的最先进的技术,通过将特定材质 的钢板通过950高温约4分钟的加热后由模具成形,再由 激光切割设备加工所需的孔与外形尺寸。通常情况下,不 少汽车品牌所宣传的在车身上使用的高强度钢板的抗拉强 度一般在400-450MPa左右,而热成形钢材加热前抗拉强 度就已达到500-800MPa,加热成形后则提高至1300- 1600MPa,是普通钢材的3-4倍,极大的提高了车身的抭 碰撞能力和整体安全性,在碰撞中