冲压成型工艺流程

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1、冲压成形工艺流程 林钢 重庆数码模车身模具有限公司 2008年4月26日 版权所有版权所有 2 版权所有版权所有 2 培训内容培训内容 冲压成形工艺流程 冲压工艺和数模造型 应用实例 版权所有版权所有 3 模具开发基本流程 产品 设计 冲压 工艺分析 模具 结构设计 制造 工序、工 法、数模 CAE分析 国外通常独立出来， 国内通常在工艺组里 版权所有版权所有 4 冲压工艺基本流程 产品数模 生产纲领 参考工艺 工艺分析 标准 零件工艺 性分析 成形 展开 修边 翻边 冲孔 CAM 制定工序 冲压方向 每道序的 工作 工艺补充 分模线 拉延筋 模具结构 的实现 编制冲压 工程书 制作工艺 数模

2、 CAE分析 OP10 OP20 成形分析 回弹分析 全序分析 版权所有版权所有 5 成形CAE分析基本流程 CAD软件： UG CATIA CAE软件： PAMSTAMP AutoForm Dynaform + LS-DYNA Hypermesh + LS-DYNA CAD软件： UG CATIA 数模造型数模造型 （Surfacing） 前处理前处理 （Pre-process） 整改整改 （ECR） 后处理后处理 （Post-process） 求解求解 （Solver） 旋转点、角 冲压工艺 工艺数模 工艺补充 凸、凹模 压料面 拉延筋 有限元网 格划分 冲压过程 参数设置 材料参数 显式

3、算法 隐式算法 一步算法 单元自适应 自动划分 接触算法 FLC图 应力、应变 云图 变薄量云图 成形过程 产品设变 工艺变更 造型变更 版权所有版权所有 6 版权所有版权所有 6 冲压工艺和数模造型 冲压工艺利用冲压过程的机理，通过合理的工 序组合，冲压出合格的产品 数模造型根据工艺要求，产生工艺补充面和压 料面，实现工艺所要求的可用于制造的数模 步骤： 详细了解产品的形状和功能 决定最少的工序以及每道工序所做的工作 小组研讨会决定工艺方案 完成每道工序的数模造型 数模交给分析组进行分析 制作冲压工程书备案 制作DL图供会签用 版权所有版权所有 7 版权所有版权所有 7 冲压工艺案例 版权所

4、有版权所有 8 冲压工艺案例 （1）（2） （3）（4） 版权所有版权所有 9 版权所有版权所有 9 数模造型案例 成形过程常见问题 林钢 重庆数码模车身模具有限公司 2008年4月26日 版权所有版权所有 2 版权所有版权所有 2 培训内容培训内容 冲压成形常见问题及原因 解决方法 版权所有版权所有 3 版权所有版权所有 3 板金成形过程中常见缺陷 开裂 起皱 表面质量问题 回弹 版权所有版权所有 4 开裂 版权所有版权所有 5 开裂原因 开裂主要是由于材料在拉伸过程中，应变超过其 极限，而形成失稳。 版权所有版权所有 6 版权所有版权所有 6 开裂解决方法 减小应变 选择合理的坯料尺寸和形

5、状 调整拉延筋 增加辅助工艺（切口等） 改善润滑条件 修改工艺补充面 修改压边面 调整压边力 选择拉延性能好的材料 增加辅助工序 版权所有版权所有 7 起皱 版权所有版权所有 8 版权所有版权所有 8 起皱原因 主要原因：压缩失稳。由于板料的厚度方向的尺 寸与板料平面上的其他两个方向尺寸相比很小， 因此，厚度方向不稳定，当沿板料平面应力达到 一定程度，会在厚度方向失稳，从而产生起皱。 引起起皱的应力情况：压缩力，剪切力，不均匀 拉深力和板平面内弯曲力 版权所有版权所有 9 版权所有版权所有 9 起皱解决方法 产品设计方面： 减少拉深深度 避免产品形状的急剧变化 增加吸皱形状 冲压工艺 合理安排

6、工序 优化坯料形状 优化压料面 其他 版权所有版权所有 10 表面质量问题 版权所有版权所有 11 版权所有版权所有 11 表面质量问题的原因 分类： 表面松弛 表面扭曲 冲击线 划移线 前两类与起皱原因类似，程度较起皱轻。 后两类主要由于在冲压过程中，板料与模具接触 后，在应力集中处摩擦造成的表面划痕 在覆盖件上不允许出现任何表面质量问题。 版权所有版权所有 12 版权所有版权所有 12 表面质量问题的解决方法 前两类问题的解决方法与起皱解决方法类似 最重要的是均匀的各向拉延 后两类问题主要通过调整坯料的流动使缺陷不在A 级面上出现 版权所有版权所有 13 回弹 版权所有版权所有 14 回弹

7、的原因 冲压成形（修边）后，冲压件材料由于弹性卸载， 导致局部或整体发生变形。 版权所有版权所有 15 版权所有版权所有 15 回弹的解决方法 由于回弹是个复杂的三维问题，目前，模具行界 对回弹的矫正的成功率最好的在80左右。 基本上，两个方法： 减少回弹在成形的过程中，通过调整成形条件，使 材料尽量多的处于塑性状态 形状补偿通过分析，得到回弹量，再修改数模形状， 使回弹后的形状在目标的形状附件 版权所有版权所有 16 版权所有版权所有 16 数值模拟技术在工艺和成形的应用 快速模拟 为工艺部门提供合理的工艺方案 成形模的模拟分析 发现所有与成形有关的问题 与工艺、结构设计部门协调，提供解决方

8、案 全序工艺的模拟分析 展开修边线分析，提供优化的修边线 后序翻边、整型 回弹的模拟分析 预测回弹趋势和大小 与工艺、结构设计部门协调，提供解决方案 冲压CAE有限元法简介 林钢 重庆数码模车身模具有限公司 2008年4月26日 版权所有版权所有 2 版权所有版权所有 2 培训内容培训内容 有限元法简介 冲压CAE有限元法关键技术 冲压CAE有限元法的计算 冲压CAE软件介绍 版权所有版权所有 3 版权所有版权所有 3 有限元方法起源 有限元法是随着计算机技术发展而出现的一种基 于变分原理来求解偏微分方程的有效数值计算方 法。 起源于20世纪40年代的结构力学的矩阵算法。 1960s克拉夫（C

9、lough）提出“有限元法” 术语。 版权所有版权所有 4 版权所有版权所有 4 基本思路 把连续体视为离散单元的集合体。 “化整为零”。将连续体分解为有限个性态比较 简单的“单元”。对这些单元分别进行分析。 “积零为整”。将各个单元重新组合为原来的连 续体的简化“模型”，求解得到基本未知量（位 移）在若干离散点的数值解。 根据数值解再回到各单元中计算其他物理量（应 变、应力、温度等）。 版权所有版权所有 5 版权所有版权所有 5 成形CAE有限元的关键技术 模具几何形状的数字描述 模具几何形状的数字描述有多种方式，目前较常采用 的是STL格式。 摩擦边界条件的施加 摩擦与金属的成分、毛坯与模

10、具间的相对滑动速度、 温度及润滑条件有关。 接触处理 主要包括计算坯料与模具接触的处理方法 网格划分和重划分技术 在有限元数值模拟中，网格质量对数值求解的稳定性、 效率及精度至关重要。 版权所有版权所有 6 版权所有版权所有 6 板材成形的计算方法 显式算法 动态显式和静态显式算法 最大优点是有较好的稳定性 计算速度快，也不存在收敛控制问题。 需要的内存也比隐式算法要少。 隐式算法 计算快大增量步长 精度高，回弹中运用较多 一步法 用线性应变路径的假定，并且忽略接触摩擦过程 速度快，但准确性低 版权所有版权所有 7 版权所有版权所有 7 板材成形的计算方法比较 显式算法隐式算法显式算法隐式算法

11、 时间步长小无时间步长限制（静态） 循环次数多少 逆矩阵对角矩阵，容易每步都需要对刚度矩阵求 逆 可靠度使用小的时间步长时，保 证可以得到结果 通常在没有收敛情况下， 可得到结果 内存需要少多 计算时间可能较长较短 版权所有版权所有 8 版权所有版权所有 8 板材成形CAE软件介绍 国外软件 PAMSTAMP ESI, 法国 AutoFormETH，瑞士 Dynaform（前、后处理） LS-DYNA（求解器） ETA, 美国 Hypermesh （前、后处理） + LS-DYNA （求解器） Altair，美国 国产软件 KMAS 金网格 FASTAMPING 华中科大 冲压CAE在成形分析

12、的应用 林钢 重庆数码模车身模具有限公司 2008年4月26日 版权所有版权所有 2 版权所有版权所有 2 培训内容培训内容 成形分析基础 成形分析的数字化模型 成形分析过程的参数设置 成形结果的判断 整改方案 版权所有版权所有 3 版权所有版权所有 3 成形分析的目的 利用现代计算机技术，使用CAE系统对模具的可制 造性进行分析，在模具设计阶段，优化工艺方案， 解决潜在问题，确保冲压零件的质量 通过对整个冲压线模具的动作进行数字化模拟和 分析，发现冲压零件在实际生产过程中可能出现 的问题，并在模具设计阶段加以解决，防患于未 然，避免在模具调试过程中出现问题 版权所有版权所有 4 版权所有版权

13、所有 4 成形分析基础 物理世界的模具： 凸模， 凹模， 压料面， 拉延筋 其他 版权所有版权所有 5 成形分析基础 数码世界，进行分析时，只抽取模具的型面进行 分析 凹模 坯料 压料面 凸模 冲压CAE数字化模型 版权所有版权所有 6 成形分析基础（啮合） 物理世界 模具调试最重要的环节 通过机加工、钳工、等 手段保证 啮合度要求85以上 研配不好会造成调试的 困难 数码世界 只抽取凸/凹模一面， 另一面通过偏置一个料 厚得到 啮合度100 版权所有版权所有 7 成形分析基础（拉延筋） 物理世界 拉延筋有实体形状 凸筋、凹筋 数码世界 拉延筋没有实体形状 使用中心线和约束力来 模拟实体拉延筋

14、 版权所有版权所有 8 成形分析基础（板料） 物理世界 料厚不均匀 材料性质变化 数码世界 料厚均匀 材料性质确定 版权所有版权所有 9 版权所有版权所有 9 如何得到准确的分析结果？ 关键在于输入正确、准确、合理的参数 正确性 各个参数的意义明确 各个参数对分析结果的影响明确 准确性 各个参数的数值 数值来源及变化范围 合理性 各个参数的平衡考虑 版权所有版权所有 10 版权所有版权所有 10 板料 在数模世界，板材除了需要厚度、尺寸、形状 外，还有 拉伸性参数（n值） n值越高，拉伸性越好 屈服应力屈服应力越高，成形性越差，回弹越严重 横向异性参数（r值）r值越高，拉深性越好 版权所有版权

15、所有 11 版权所有版权所有 11 材料参数的比较 材料性质宝钢标准材料性质宝钢标准PAMSTAMPAutoFormDynaform 屈服强度（MPa）120210 抗拉强度（MPa）270 断后伸长率0.38 r值1.5 n值0.18 K值（MPa）553使用实验曲 线 556 n值0.230.226 r01.681.79 r451.332.24 r902.152.06 r值1.61.622.08 St14 0.8毫米 版权所有版权所有 12 版权所有版权所有 12 材料性质 材料性质的不一致是导致分析结果与现场试模结 果差异的重要原因之一 如何得到准确的材料性质 钢厂的技术支持 现场测量 版权所有版权所有 13 版权所有版权所有 13 分析结果通用判断标准 所有零件 无开裂 无起皱 减薄率小于25 外覆盖件额外要求 减薄率大于3 产品面无划移线、冲击线 产品面无表面质量问题 版权所有版权所有 14 开裂的判断 版权所有版权所有 15 FLC 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 -0.5-0.4