TMC侧围外板成形工艺方案研究要点.pdf
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1、TMC 侧围外板成形工艺方案研究 Research about process design of TMC body sides 张香东/Zhang Xiangdong 模具中心冲压模具北京工厂 摘要: 本文主要分析了TMC 对 5A 和 6B 侧围外板工艺成形方案的设 计方法及工序内容的布置, 研究和阐述了每序工艺设计的特点,包括 工序内容的布置特点和工艺模面造型特点以及各序重难点的工艺处 理方法与技巧。通过对这两个侧围外板TMC 工艺成形方案设计的分 析和研究总结侧围外板四序成形的工艺方案设计方法及思路以及在 工艺成形方案设计中的注意事项, 在此基础上也分析总结了侧围外板 在四序成形的条件
2、下对产品成形工艺性提出的要求。 【关键词】侧围、拉延、冲压方向、压料面、拉延筋、切边、冲孔、 翻边、整形、斜楔、回弹。 Abstract:The text analyse 5A and 6B body side process design of TMC, summarize the basic method of body side preocess design and the attenttions of each operation, especially for total 4 operation process design of body sides. 【Key words】Bo
3、dy side、Drawing、Press direction、Pressure face、 Drawbead、Cutting、Pierce、Flange、Restrike、CAM、Springback。 引言: 侧围外板是汽车上最重要的外板件之一,质量要求非常高, 模具 制造成本也非常高,在国内目前采用的成形方案基本上都是5 序成 形,德国模具有时还会出现6 序成形的方案。 成形工序越多模具数量 就越多,就需要更多的成形设备和操作人员来进行生产,而且由于传 递工序增加也增加了零件出现缺陷的机率,成本也会同步增加。 在日 本很多侧围外板的成形工序都只有4 序(不包括落料),相应的成形 模具数量
4、也只有4 套,工序内容布置比较紧凑,TMC 承接的 5A 和 6B 侧围外板也都是采用了4 序成形的工艺方案,本文就是通过对 TMC 设计的 5A 和 6B 侧围外板的工艺方案进行分析和研究来阐述侧 围外板 4序成形的工艺设计方法和注意事项以及按4序成形对产品工 艺性提出的要求, 希望对我们设计侧围外板工艺方案时能起到参考和 借鉴作用。 正文: 由于 5A 和 6B 侧围 TMC 成形工艺方案设计的方法和各序成 形内容都基本相同,下面主要以5A 侧围外板为主6B 侧围外板为 辅来进行分析和说明,通过对输入评审内容及工艺成形方案的研 究来探讨其冲压工艺设计的思路和方法。研究顺序是先总结TMC 在
5、进行侧围外板的工艺成形方案设计之前先对设计输入进行了怎 样的评估,即做了哪些设计输入评审,输入评审对任何零件的工 艺设计来说都是很重要的,它可以为设计出一个合理可靠的工艺 方案提供合理的输入条件,对工艺方案设计的成功与否影响很大, 做好了输入评审工作往往就能规避掉很多设计输入不合理的地 方,为下一步的工艺设计工作创造出良好的条件。分析完前期输 入评审以后再对每一序的工艺设计内容及特点进行细致分析和研 究,总结 TMC 工艺方案设计的特点和技巧,正是这些细节方面的 设计特点和处理技巧综合起来才形成了一个高质量的成形工艺方 案设计结果。 一产品输入评审 1产品介绍 如图 1 所示, 5A 侧围外板
6、材质SPCEN,料厚 0.8mm,零件大小 长宽为 3280mm*1260mm ,零件的特点有: (1)侧围下门槛处有向内凹的形状,在拉延冲压方向上有负角, 如图 2 所示,此处为一个成形难点。 (2)加油口处为拆件结构,侧围只是翻边成形,成形较简单,尾 灯座板有一半形状和侧围一体,这也是一个成形难点,后保处和 侧围一体,如图3 所示。 图 1 图 2 图 3 2TMC 设计输入评审 (1)对初期产品的后流水槽处造型进行了更改反馈,指出后流水 槽处侧壁形状太深,在侧翻边成形时会引起成形质量问题,建议 将产品侧壁造型深度改为不超过25mm。另外在后尾处的点焊凸 缘面所处的位置不好,刚好处在产品造
7、型的拐弯处,这在侧翻边 成形时会造成严重的起皱叠料,建议将凸缘的位置向下移动保证 在直边位置,这样造型拐弯处就能保证侧翻边形面不至于太长, 解决了侧翻边成形的起皱问题,而且对于侧翻边的直边长度也建 议取 8mm,如图 4 所示。 图 4 (2)对初期产品的加油口处造型进行了更改反馈,评审认为加油 口处设计为一体式,造型深度太大,在拉延成形时会发生破裂无 法解决且在加油口的四个角部会发生成形缺陷,严重影响产品质 量。评审建议将加油口处的造型深度缩小至10mm 或者做成拆件 结构,侧围处只是简单的翻边结构,成形难度就变的很小也很好 保证成形质量,如图5 所示。 图 5 (3)对初期产品的下门槛负角
8、形状处造型进行了更改反馈,评审 认为侧围下门槛的负角造型设计会造成制件成形后的扭曲变形, 给制件整改带来很大的难度,负角处需安排侧整形,整形的行程 较大成形也较复杂,成形后面的质量不好保证,建议最好将负角 处造型取消掉,保持传统造型方式。如果车身功能需要确实无法 取消时也需要进行造型的更改解决侧整形时在有负角和无负角处 的起皱问题,评审建议两者的过渡区域至少需保证150mm,如图 6 所示。 图 6 (4)对初期产品的尾灯处形状造型进行了更改反馈,评审认为尾 灯处采用半封闭结构首先在拉延成形会发生破裂需要对产品形状 进行改造包括设计过拉延来解决拉延成形的破裂问题,但在随后 进行的整形时材料会发
9、生流动,尾灯处每个截面的线长度都在发 生变化,整形后尾灯处容易发生扭曲变形,影响制件质量和成形 稳定性,为此评审建议将尾灯处采取拆件结构,保证尾灯处只是 简单的翻边内容而不是整形内容,这样有利于解决制件扭曲问题, 如图 7 所示。 图 7 (5)对初期产品的A 柱侧整形处形状造型进行了更改反馈,评审 认为侧围上顶框在A 柱处的侧整形深度比顶框其它地方侧整形深 度都要深且由浅变深过渡的很突然,侧整形时容易发生成形缺陷 且凸缘面的起皱也很难解决。评审建议将A 柱处的侧整形深度适 当改浅,避免成形缺陷的发生,如图8 所示。 图 8 (6)对初期产品的后风窗与行李箱交接处产品造型进行了更改反 馈,评审
10、认为此处产品形状很复杂成形难度很大,一方面上尖点 处在侧翻边成形时易受力过于集中而破裂,另一方面下面的凸缘 面又容易聚料起皱,在后侧的凹形棱线又容易在侧翻边时聚料上 拱影响外观棱线的光顺性。评审建议将后侧凹形棱线弧度改缓, 同时将下凸缘宽度减小,改为不超过10mm,如图 9 所示。 图 9 (7)对初期产品的后保卡扣凸台产品造型进行了更改反馈,评审 认为此处产品造型将卡扣凸台直接延伸到了后保配合的侧壁上, 在整形工序中上模整形模口就会出现台阶在整形入模过程中就会 出现有先有后的情况,容易造成整形处材料流动的不均匀从而在 制件外表面上留下凸凹不平及棱线不顺等成形缺陷。评审建议将 卡扣凸台向后缩短
11、,保证在后保配合侧壁底部的圆角没有高低之 分,从而保证了整形上模入模时的同时性,解决制件成形的表面 缺陷问题。如图10 所示。 图 10 (8)对初期产品的A 柱拐角处产品造型进行了更改反馈,评审认 为此处产品造型采取封闭式结构在实际成形时无法实施,产品在 拉延时需将封闭处形状打开成形,后序侧整形时形状打开造成的 多余材料无处可去会造成很严重的起皱叠料且根本无法解决。评 审建议将产品拐角封闭处加开一个缺口,从而将封闭结构改为半 封闭结构,这样两侧的材料不再连在一起便于分开成形,可有效 改善此处的侧翻边起皱叠料问题,如图11 所示。 图 11 (9)对初期产品加油口处的产品造型进行了更改反馈,评
12、审认为 加油口上侧两个棱线圆角弧度较小,在成形时容易发生棱线不顺, 造成棱线对应处的产品外表面出现暗坑等缺陷改善难度很大,评 审建议将棱线圆角弧度适当加大以改善成形效果,如图12 所示。 图 12 6B 侧围外板TMC 在开始工艺设计之前也进行了详细的输入评审 工作,对产品上成形工艺性不好的地方进行了分析和说明并提出 了改善方法, 输入评审的内容点和5A 侧围外板基本相同,不再详 细阐述。 二工艺方案分析 5A 侧围 TMC 工艺方案不包括落料共有4 序,下面分别从工序内 容安排,工艺造型特点,重难点处理方法等方面进行分析。 1OP10 工序内容为“拉延”,整体拉延数模造型如图13 所示(拉延
13、筋还 未制作),压料面设计采用了空间曲面形状,每个截面形状都不 相同充分结合了侧围在每处的产品造型深度来设计压料面,凸模 造型方法上有几处与我们以前的造型方法不太一样,下面分别来 进行分析和介绍。 图 13 (1)如图 14 所示,产品在下边梁前端是个很突出的尖点,侧壁 深 26mm,拉延成形非常困难,TMC 工艺设计的处理方法是在尖 点处设计过拉延,过拉延的上圆角半径设计的很大达到R14mm, 侧壁的拔模度数也进行加大,目的就是解决拉延时侧壁的成形破 裂问题,解决拉延破裂问题后再在后序成形中进行整形处理将产 品上的成形难点最终成形出来。 图 14 (2)如图 15 所示,侧围下边梁是负角形面
14、,这在我们以前的侧 围产品造型上没有出现过,TMC 的处理办法是将负角形面全部进 行改造,变成和拉延Z 向有 4 度开角的简单立面,这样拉延成形 工序没有问题了,然后再在后序成形中进行侧整形处理,将产品 上的负角形面全部成形出来,在产品造型上已经对侧整形可能会 起皱的区域增加了吸料筋用于改善侧整形起皱的发生。 图 15 (3)如图 16 所示,左侧围加油口处TMC 工艺造型特点是将产品 棱线圆角基本全部拉延成形出来,而不是通过翻边来成形,中间 部位再设计凸台来平衡棱线圆角的受力情况解决拉延成形过程中 的棱线滑移问题,这样设计的好处是利于保证加油口处棱线圆角 的光顺性。另外对于后轮罩和后保接合处
15、的工艺设计是在接合点 处附件设置吸料槽,保证拉延到底时此处区域成形更充分,从而 保证了后轮罩外表面的质量要求,避免了暗坑的发生。 图 16 (4)如图 17,侧围后保处的拉延造型设计很有特点,此处是一个 深度较大立面又较陡的产品造型形面,往往都是侧围拉延成形的 难点之一,常见的成形缺陷是拉延立面破裂及整形后棱线圆角不 顺。TMC 的拉延工艺造型就较好的解决了这两个问题,一方面在 产品棱线圆角处拉延造型没有进行过多的过拉延及圆角加大处 理,而是基本保持了原产品的棱线位置和圆角大小,另一方面在 此圆角下方设计了二层台,第二圆角设计的较大,这样造型设计 的好处是第一圆角基本保持了原产品圆角的位置和大
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