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汽车覆盖件冲压成形与质量标准_图文

目录
一、汽车覆盖件的质量评价 二、汽车覆盖件的冲压成形工艺设计及质量控制 三、汽车覆盖件的冲压成形的质量标准 四、汽车覆盖件的主要冲压成形缺陷的难题

一、汽车覆盖件零件的质量评价
1、质量体系 质量管理的基本要求,就是要建立质量体系,即任何一个生产或服务组织都应建立质量方针
和质量目标,以及实现这个目标的体系。 在冲压领域,模具业务的质量管理体系为ISO9001,汽车零件冲压业务的质量管理体系为
TS16949质量管理体系。 以顾客为焦点、以过程为基础的质量管理体系模式
ISO9001

一、汽车覆盖件零件的质量评价

2、质量体系的流程和文件架构
质量体系的要求

产品实现过程的质量体系的要求

1、范围 2、规范性引用文件 3、术语和定义 4、质量管理体系 5、管理职责 6、资源管理 7、产品实现 8、测量分析和改进

一、汽车覆盖件零件的质量评价
3、质量评价指标的分类 质量评价指标是实现质量目标的一种分解的表达方式。在模具行业,质量指标分为模具的质量
指标和冲压件的质量指标。 汽车模具的质量指标,通常有Cp和CPK值。 Cp,即稳定过程的能力,它表明模具能稳定生产出合格零件的能力。无偏离的Cp表示过程加
工的均匀性(稳定性),即“质量能力”,Cp越大,质量特性的分布越“苗条”,质量能力越强 (受外界条件变化的影响越小)。
Cp仅适用于统计稳定过程,是过程在受控状态下的实际加工能力。工厂计算方法通常采用连续 生产的5个零件作为检测样本,测量某些关键特性(形状、孔、边)参数,取最大、最小值之差来 计算。
CPK,过程能力指数,是在过程有偏移情况下的过程能力,前提是要过程稳定且数据是正态分 布,而且数据应该在 25组以上,只考虑过程受普通原因的影响。因为过程只受到普通原因变差影响 是理想状态下的,从长期来说过程总会受到各种特殊原因的影响,所以又被称为短期过程能力,也 叫潜在过程能力。

一、汽车覆盖件零件的质量评价

3、质量评价指标的分类

Cp=规定的公差/过程变异度=T/6σ ≈T/6?(双侧规范);公差T=Tu-Tl,Tu为公差上限,Tl为公差下限,σ
为质量特性值总体的标准差,?为其估计值。T反映了对产品的技术要求,σ 则反映过程加工的质量,在过程能 力指数Cp中将6σ 与T比较,反映了过程加工质量满足产品技术要求的程度,即企业产品的控制范围满足客户要 求的程度。

当产品质量特性值分布的平均值u与规范中心M不重合(有偏移)时,见下图,显然不合格品率将增大,也

即Cp值将降低,故下式

Cp=规定的公差/过程变异度=T/6σ ≈T/6?(双侧规范)

所计算的无偏移过程能力指数不能反映有偏移的实际情况,需要加以修正:

Cpk=(1-K)Cp=(1-K)T/6σ

0≤K<1

其中K为分布中心u与规范中心M的偏移度:

K=2|M-u|/T

T/2

TL

ε

TU

产品质量分布的均值u与规范中心M不重合(有偏移情形) Cpk无偏移情况的Cp表示过程加工的一致性,即“质量能
力”,Cp越大,质量能力越强;有偏移情况的Cpk表示过程中心u 与规范中心M偏移情况下的过程能力指数,Cpk越大,则二者偏离 越小,是过程的“质量能力”与“管理能力”二者综合的结果。



一、汽车覆盖件零件的质量评价

Cpk过程能力指数的分级

A++级 A+ 级 A级 B级 C级 D级

Cpk≥2.0 特优 可考虑成本的降低 。 2.0 > Cpk ≥ 1.67 优 应当保持之 。 1.67 > Cpk ≥ 1.33 良 能力良好,状态稳定。 1.33 > Cpk ≥ 1.0 一般状态一般,制程因素稍有变异即有产生不良 的危险。 1.0 > Cpk ≥ 0.67 差 制程不良较多,必须提升其能力 。 0.67 > Cpk 不可接受 其能力太差,应考虑重新整改设计制程。

上海大众和通用采用Cpk来描述模具的质量能力,对模具的质量要求是Cpk ≥ 1.33。 神龙汽车则采用CP值来描述,通常要求 Cp ≥ 1。

汽车冲压件的常见的质量评价指标,通常可几何尺寸、外观、强度(刚性)等多方面的评价要素, 每个评价要素根据产品特性和技术要求又细分为多种评价指标。

类别

缺陷表现形式

几何尺寸 形状、翻边回弹,孔、边、台肩尺寸和位置偏差

外观

开裂、起皱、滑移、冲击线、凹陷、坑包、棱线不光顺……

强度

刚性不足、延伸率不足

一、汽车覆盖件零件的质量评价

4、东风集团主机厂应用的模具和冲压件质量评价指标

DPCA DFLPV DFPV

冲压件质量指标

几何尺寸

外观扣分

IQG

AQS

几何尺寸合格率 钣金工数

几何尺寸合格率 钣金工数

整车质量指标 AQV -

模具质量指标 过程能力
ICF(相当于Cp) 模具动静态销项率/CPK CP/CPK

几何尺寸符合性(IQG)目标的简介
IQG值的法文全称为“INDICE QUATE GEOMETRIQUE”,中文意思是几何尺寸质量指 数,了解它的计算方法,有助于理解其含义。IQG=检测点的扣分总和除以检测点数的总和。 很显然,如果没有超差项,扣分为0,IQG值也为0,零件尺寸合格。扣分越多,IQG值越大, 超差越严重。通过IQG值对冲压件的尺寸状态进行量化,进而通过控制IQG值来达到控制冲压 件质量的目的。
对于合同中每个零件几何尺寸符合性(IQG)目标按下表变化:

一、汽车覆盖件零件的质量评价
5、质量扣分案例 按右图原则进行IQG质量扣分。 IQG值符合上述要求,并不意味着零件就完全
合格。由于IQG值是一个平均值,少量的大超差项 (如扣5分或10分项)不影响IQG值的计算结果。而 且IQG值扣分5分的区域是否可以接受,靠一次试装, 尤其是最初的分总成试装,问题并不能暴露出来, 只有到多次合装才能发现问题。实践表明,对于 IQG值扣分5分(2倍-3倍的公差范围)以上时,必 须关注扣分的部位并分析原因,找到解决办法。如 果在交货后再追查原因,往往会比较困难,有可能 返工返修模具。
不扣分
扣1分
扣2分
扣5分
扣10分

一、汽车覆盖件零件的质量评价

重复性检测报告的结果是生产稳定指数ICF 。 重复性检测是指在调试阶段通过每批检测5个零件跟踪重复性工艺卡的工艺参数。重复性工艺卡 使功能工艺卡具可靠性。
重复性检测指数为生产稳定指数(ICF指数),从调试阶段直至直到该零件被PSA和DPCA接收 为止。ICF = 生产稳定指数 = ∑预计生产稳定性/∑实际生产稳定性 = ∑CP/∑CR
其中,CP为预计生产稳定性,CR为实际生产稳定性 CP值由重复性工艺卡确定。 与类似工艺特性参数经验反馈相符。在供应商处根据107文件进行临时 模具验收时,该值可能升高或降低。
CP值在下表中明确,其构成同后文将提到的CR值相同。

实际生产稳定性 :CR 通过检查同一批5个零件的工序特性参数的 极差(最大值-最小值)体现实际生产稳定性。抽 检样件最大值-最小值。 举例说明:LOT0送样,以某孔位置度的来计 算ICF指数,由于零件靠型面定位,CP=0.2。 位置度测量5次的结果分别是0.24、0.36、 0.27、0.41、0.49,其极差CR是 0.25(0.490.24=0.25。那 计算ICF=CP/CR=0.8

CP值的工艺特性参数经验表

影响参数 定位
模具闭合 材料 压紧

构成 零件通过导向定位 零件通过定位销定位
外型定位 OP20
翻边成形 整形
钢板回弹 压边圈压紧(目视)
压料板压紧

IT 生产稳定性 0.3 (1) 0.2(1) 0.2
0.3 0.4 0.3

一、汽车覆盖件零件的质量评价

某次送样的一个检测项的ICF测量结果如下:

CP值

绝对坐标

测量偏差值

1

2

3

4

0.2

X 600 Z 700 -0.058 0.032 -0.083 -0.028

0.2 X 1416 Z 744 -0.369 -0.313 -0.292 -0.441

0.2 X 1525 Z 1000 0.769 0.725 0.714 0.742

0.2

X 600 Z 912 0.512 0.574 0.495 0.554

0.2

X 790 Z 959 -0.45 -0.424 -0.479 -0.395

5 0.046 -0.412 0.695 0.487 -0.387

IQG值结果如下:
调试的优先顺序
功能点数 功能符合点数 功能符合点数%
IQG值 测量点数 总扣分值 符合公差的点数 符合公差的点数%

1 贴合面
3 2 67% 0.21 14 3 11 79%

2 产品功能
1 0 0% 2.83 6 17 2 33%

3 设备装配性
1 0 0% 10.00 1 10 0 0%

CR

ICF

0.129 1.55 0.149 1.34 0.074 2.70 0.087 2.30 0.092 2.17

4 产品功能定位
10 1 10% 4.63 98 454 30 31%

一、汽车覆盖件零件的质量评价

数据处理的结果如下:

Nb de points pièce :

119

总共测量点数

% de points dans l'IT :

36%

符合公差点数%

ICF global :

0.20

平均ICF

ICF maxi :

0.32

最大ICF

ICF mini :

0.07

最小ICF

IQG:

4.06

IQG值(=扣分484/点数119)

从结果看,ICF和IQG值都没有达到送样的要求。IQG值超差原因是产品功能定位项扣分太多:

测量98个点,扣分达454分。查检测工艺卡,扣10分项多,零件很多部位严重超差。同样也可以从

检测工艺卡找到最小ICF发生的部位和原因。根据这些结果分析原因,提出模具整改措施。注意区

分,IQG是越小越好,ICF是越大越好。

一、汽车覆盖件零件的质量评价

7、汽车覆盖件的质量缺陷类型(产品、工艺和模具结构原因造成的)

A柱 (A pillar)

B柱 (B pillar)

后门 (Door RR)

三角窗 (Side window)
腰线 (Waistline)
尾灯 (Tail light)

前门 (Door FR)

C柱 (C pillar)

轮罩 (Wheel house)

后保险杠 (Tail bumper)

一、汽车覆盖件零件的质量评价

7、汽车覆盖件的质量缺陷类型

工序 拉延

缺陷类别

原因

开裂(颈缩) 材料等级差;工艺补充深度大;材料流动困难;产品设计不良

起皱

压料面不良;产品设计不良

刚性不足

产品设计不良;工艺设计不良;

冲击线

产品设计不良;工艺设计不良;

滑移线

产品设计不良;工艺设计不良;

凹陷

产品设计不良;工艺设计不良;

拉毛

工艺设计不良;模具材料(表面处理)不良

开裂

产品设计不良;工艺设计不良;

翻边 整形

起皱 回弹

产品设计不良;工艺设计不良; 产品设计不良;工艺设计不良;

修边 冲孔

圆角R不光顺 毛刺 尺寸超差

产品设计不良;工艺设计不良;模具结构不良 工艺设计不良; 工艺设计不良;

一、汽车覆盖件零件的质量评价

7、汽车覆盖件的质量缺陷类型(照片)

起皱

起皱

R不顺

回弹
外覆盖件外观缺 陷质量评定等级

凹陷

一、汽车覆盖件零件的质量评价
7、汽车覆盖件的质量缺陷类型(与钢板性能参数相关的)
1)应变硬化指数n值 n值由流动应力与应变量关系决定,代表材料在塑性变形中的硬化能力。对高n值材料,流动应力随 应变迅速增加,这就将进一步的应变分布到低应变和低流动应力区域,使得变形更均匀。n值是拉 胀工序判定材料成形性好坏的指标。
2)应塑性应变比r值 r值与拉伸性能有关,定义为拉伸试验中均匀延伸阶段宽向真应变与厚向真应变之比。r值是材料抵 抗变薄能力的指标。R值大表示材料不易在厚向产生变形,即不易变薄或变厚,具有良好的拉伸性 能。
3)平面各向异性系数△r △r 值表示厚向异性系数r值在板平面上随方向的变化。 △r 值越大,板面内各向异性越严重,表现是板料拉伸后边沿不齐,形成凸耳。
4)拉伸应变痕 低碳钢板通常会发生时效,导致屈服强度上升,延伸率下降,拉延过程中可能产生桔皮,表面粗糙 等缺陷。因此需要规定各个牌号的拉伸应变痕保证时间。对超深拉延的油底壳类零件的此问题突出。
5)钢板残留物 钢板的表面镀层在成形时产生脱落,造成模具、零件污染和缺陷。 钢板在切边工序产生切粉,造成模具、零件污染和缺陷。

一、汽车覆盖件零件的质量评价
8、汽车覆盖件的质量缺陷评价分区
汽车覆盖件检查首先要按重要度进行分区,一般有4个分区: A区,靠近车身目视很容易发现的部位,一般是前机盖外板、行李箱盖外板、顶盖外板、车门、
乙子板、侧围的外表面等。 B区,靠近车身稍微弯腰就能发现的部位,一般是车辆腰线以上,车窗以下部位。 C区,目视不易发现部位,一般是前机盖内板、行李箱盖内板、侧围下半部等。 D区,目视不被关注的部位,一般是前机舱、后车门内板、前车门内板、轮罩等。

一、汽车覆盖件零件的质量评价

8、汽车覆盖件的质量缺陷评价方法 三坐标测量机检测

三角尺测量间隙

加载试验

光照检测

卡尺测量

检具检测

一、汽车覆盖件零件的质量评价

8、汽车覆盖件的质量缺陷评价方法 目视检测外观

油石检测外观

蓝光扫描形状面

手感凹陷缺陷

应变测量仪

蓝光扫描比对

一、汽车覆盖件零件的质量评价
8、汽车覆盖件的质量缺陷评价方法 某项目的零件外观质量缺陷评价表

二、汽车覆盖件的冲压成形工艺设计及质量控制
典型的汽车模具开发流程及其关键工序

工艺设计

CAE分析

结构设计

数控编程

零件检测

装配/调试

数控加工

泡沫加工

三、汽车覆盖件的冲压工艺设计的质量标准
质量管控的三个要素

品质保 证体系

防错纠错的品质保证措施

标准作 业流程
标准

工作和行为 规范
标准

二、汽车覆盖件的冲压成形工艺设计及质量控制

冲压工艺设计流程

MP0归档

拉延模设计

DT4

MP0 设计

正式产品数据

MP0审核 提交SIM0用数据
SIM0审核

产品变更建议1 SIM0文件归档

顾客意见反馈

阶段性目标:
设计初步的拉延方 案,满足启动拉延 模设计的条件

MP1 设计

SIM0(拉延模拟)
MP1审核 提交SIM1用数据
SIM1审核

MP1归档 MP1会签 产品变更建议2 SIM1归档

后序模设计 会签意见反馈 顾客意见反馈

阶段性目标:
设计初步的后工序 方案,满足启动后 工序模设计的条件

DT5
冻结数据

MP2 设计
MP3 设计

SIM1全工序模拟 MP2审核 SIM2审核 SIM2全工序模拟 MP3审核

MP2会签 MP2归档 SIM2归档
MP3归档

模具设计更新

阶段性目标: 全工序模拟分析阶段
满足结构设计和铸造 的条件

NC编程

阶段性目标: 全工序精细化的模面 设计方案,满足零件 品质和NC加工的条件

二、汽车覆盖件的冲压成形工艺设计及质量控制
冲压工艺设计流程 工作流程的补充说明: 1\将MP1设计细分为MP0/MP1两个阶段。MP0解决拉延工序设计,MP1解决后工序设计。 2\对应MP1设计的2个阶段,SIM也细分为SIM0、SIM1等2个阶段。其中SIM0解决拉延成形性问题, SIM1解决翻边整形的第1次全工序模拟分析问题。 3\将MP2设计细分为MP2/MP3两个阶段。MP2解决2D设计、会签,MP3解决全工序回弹补偿设计。 4\建立新的工作流程,即在DT5之后开始第2次全工序模拟分析,开展对拉延、翻边整形的全工序模 拟分析、补偿数据制作。
通过实施本工作流程,实现了不完全依赖于某一个人的、细化分工合作、全流程协同的流程链, 同时达成质量控制、周期缩短的双重目的。

三、汽车覆盖件的冲压工艺设计的质量标准
冲压工艺设计的品质保证体系 对设计工作进行分解,制定分解动作的标准作业书。
自工程品质保证体系

三、汽车覆盖件的冲压工艺设计的质量标准

冲压工艺设计的品质保证体系
评价标准

运用模拟分析技术验证方案的可行性。
评价工具

后工程品质保证体系

评价结论
Evaluation Splits
Wrinkles FLD
impact mark Skid mark Evaluation of
stretch Pass

Pass

Danger

Failure

三、汽车覆盖件的冲压工艺设计的质量标准
下面以侧围为案例,讲述冲压工艺设计及模拟分析的细节及标准。

案例

冲压工艺设计案例

侧围的冲压工艺设计
对冲压工艺的好坏的评价指标: 1、确保实现阶段性的零件品质目标(合格)。 2、获得合格的零件需要的调试轮次最少。 3、实现零件的模具工序数量少、模具简单简单、成本低。 4、可实现较快的生产节拍SPM。 5、材料利用率高。

案例 1

侧围冲压工艺设计案例
4

2 88

3 8

7 5

6

1:A柱部位 2:B柱部位 3:C柱部位 4:与顶盖搭接部位(流水槽处) 5:尾灯部位 6:轮罩部位 7:腰线部位 8:门洞圆角

侧围冲压工艺设计案例
1:A柱部位
问题: 与翼子板搭接部位R小,侧壁高差大,若按产品直接进行拉延则会产生开裂。 方案: 此处位置在拉延序做过拉处理。风险是该处因台阶差大,过拉时放量大,导致后工序 整形时缺料开裂,必须在该处位置增加贮料筋,在整形时补充板料,整形完后产品上 会留下加工硬化的痕迹。

产品数模

拉延工序数模

侧围冲压工艺设计案例

A柱部位产品设计方案比较

GPK1

BF2

D423
R2

高差8mm 高差16mm

Z982
R4.2 R1.2

719
R1

531

R3.5

R0.5

R3.2

高差8mm

高差8mm

高差6mm

高差20mm

高差9mm

高差6.3mm

A柱部位产品设计方案
GPK1

侧围冲压工艺设计案例

另外现实中上述单侧凸起的情况很 多、上述情况难以计算,因此对凸 台的斜面要特别注意。
对于反成形部位判断基准

凸台高度(mm)
各种角度、凸台高度H、截面R角的关系

侧围冲压工艺设计案例

2:B柱部位
问题: B柱上方拉延过程中有波纹,产品棱线R有高差起伏,上模B棱线接触下模A棱线时, 因形状高差产生接触时间差,在中间较晚接触区域产生隆起,影响该处外观质量。 方案: (1)此处产品设变更改。 (2)在附近的拉延补充增加高度合适的凸起形状,借助其反成形时的拽力,保证棱线 处刚接触时能有额外的牵扯力,改善波纹或塌陷缺陷。 (3)对于多料产生的波纹,通常要在拉延工序设计减少材料流入的造型,后序通过整 形到达产品的要求。

产品棱线R有高差起伏 易产生表面有波纹,或滑移

拉延强压

产品A棱线

产品

产品B棱线 高低差大,A处波纹

后序整形

侧围冲压工艺设计案例
2:B柱部位比较

GPK1

R33

D423

纵向开裂
直线处材料流入快,圆弧侧壁材料流动 慢,产生纵向裂纹。

横向开裂 凹模口R小,材料流入不足。

侧围冲压工艺设计案例
3:C柱部位
问题: C柱三角窗部起皱。虽然产品设计了起皱吸料用的凹筋形状,但CAE模拟时仍然起皱。 方案: (1)拉延补充上,该处的分模线尽量往产品靠近,拉延筋尽量加大,减少外部补偿的 板料量。 (2)预留方案:在不影响产品装车的情况下,再增加一条吸料筋,根据现场生产的实 际情况,依据我公司的TB解析技术,现场确定筋的位置即大小。

预留方案: 增加吸料筋位置

产品

拉延

3:C柱部位比较
GPK1

侧围冲压工艺设计案例

D423

改善前

一旦该处产品设计不良,

很容易导致拉延、整形

118

都开裂、起皱等严重缺

陷。而且状态很不稳定,

极易产生批量质量事故。

因此模拟分析如不符合,

则必须优化产品设计。

改善后
S15

3:C柱部位比较

侧围冲压工艺设计案例
三角窗部的评价基准

H
为保证外表面不产生凸凹 R/H≥4

侧围冲压工艺设计案例
4:与顶盖搭接部位(流水槽处)
问题: 与顶盖搭接部位存在负角,需大曲率R面拉延后再整形回产品,线长变短,整形起皱。 方案: 尽量减小产品修边展开所在大曲率R面的拔模角,减小拉延与产品形状之间弧长差值。 在产品展开修边之外设计二级台阶,加大凹模口侧壁拔模角,防止顶部产生滑移,同 时也能防止冲击线进入产品范围。
波浪
产品
起皱
拉延

侧围冲压工艺设计案例
4:与顶盖搭接部位(流水槽处)比较

起皱筋

工艺缺

产品设计优化方案 1、与流水槽搭接的法兰面增加吸皱的料厚浅筋。 2、与流水槽搭接的法兰面增加工艺缺口,减少起皱的影响。

侧围冲压工艺设计案例
5:尾灯部位 尾灯部位的产品因翻边分模线较直,翻边高度可以满足较高,翻
完边后产品的R也能较好的保证。若分模线带有弧度,则会因为修边与 翻边的边界线长的变化而产生叠料与起皱的缺陷。
本产品图示角部的翻边因为产品的形状,模具结构上只能实现直 翻边与斜楔翻边较短的交刀区。
产品数模
FL
CAM-FL

5:尾灯部位比较
GPK1产品数模

侧围冲压工艺设计案例
东风日产D423

东风日产118

东风乘用车 BF3

东风乘用车 BF2

5:尾灯部位比较
GPK1产品数模

侧围冲压工艺设计案例

8.36mm

东风乘用车 BF2

外R与内R的翻边高度均不能太高,外R的翻边高度过高容易产 生开裂,内R的翻边高度过高容易产生多料起皱,4mm以内最好(R 越小高度越低)。

侧围冲压工艺设计案例

5:尾灯部位翻边的设计方案

翻边高度对照表

R

r

H

棱线r

翻边R

翻边高H

对照上表,一般伸长类平面翻边时,当伸长率、收缩率大于材料的延伸率(通常取 15%),翻边会破裂或起皱。此时需加翻边工艺缺口或缩短翻边长度。

侧围冲压工艺设计案例
6:轮罩部位 GPK1侧围轮罩部位只有修边无翻边内容,该处的修边一般来说需分 两次来完成,考虑的是模具结构的强度和利于废料的滑落,对于 GPK1侧围来说,因为是自动化生产,生产频次较快,那么轮罩中间 残留的废料在制件的搬送中就容易抖动,以后的生产需根据实际情况 在废料区增加吸盘,防止上下抖动,影响生产。

产品数模

PC工序数模

6:轮罩部位比较
GPK1产品数模

侧围冲压工艺设计案例
东风日产118、D423

东风乘用车 BF2

对于有翻边的
轮罩部分,容易出 现表面不平的现象, 此时翻边高度,翻 边凸模入口R值的 大小会对品质要求 产生影响。

神龙公司R33

侧围冲压工艺设计案例
7:腰线部位
腰线部位因为容易产生滑移,所以产品该位置的曲面夹角和腰线R应 在保证腰线清晰的情况下尽可能大,一般来说,此区域因为离边界较 远,所以很难在拉延补充上做改善,只能控制会产生滑移方向的板料 流动。通常在CAE模拟过程中没有滑移线的出现,模具调整到位均可 达到品质要求。

产品数模

拉延工序数模

7:腰线部位

侧围冲压工艺设计案例
AutoForm滑移量模拟分析

1、滑移量≤15mm时,特征线设定要求:R≥15mm 2、滑移量≥15mm时,特征线设定要求:R>实际滑移量
考虑到制件的特征线在冲压方向下拉延后会产生滑移线,因此需定义 特征线的最小圆角,以便控制滑移线的滑移量在圆弧内,而不会滑到A 面区域,造成面品缺陷。

侧围冲压工艺设计案例

7:腰线部位比较
GPK1产品数模

东风日产118、D423

双腰线的车型,要考虑腰线 顶部先接触板料。
冲压方向对腰线处的滑移也有一定的影响
单腰线的车型,要考虑腰线R先接触板料。要 确保材料向腰线两侧流动。

东风乘用车BF2、BF3

侧围冲压工艺设计案例
8:门洞圆角 两门洞处共8个角。其中下侧的圆角较易开裂,因为拉延深度较深,侧 壁拔模角很小,R值很小。在相同的拉延深度下,侧壁夹角越小越容易 开裂,现场调试越难。

GPK1数模

侧壁 夹角 90°
A

侧壁 夹角 117°
B

侧壁 夹角 90°
C

8:门洞圆角

侧围冲压工艺设计案例

H R

成立条件(相当于扩孔):
R/H≥2.6~2.8

侧围冲压工艺设计案例

8:门洞圆角

B

图中A处和C处更易开裂,A处和B处最终通 过调整门洞处的板料边界和拉延筋的大小 基本解决开裂问题,但C处必须增加拉延过

拉,先修边再整形到产品,给现场调试增

加难度。同时因为这些位置易开裂,所以

拉延筋都比较小,侧壁高差大,材料流动

C

较多,侧壁上冲压产生的光亮带区域较大,

属侧围门洞的共性问题。

A

侧围冲压工艺设计案例

8:门洞圆角比较
GPK1产品数模

东风日产118、D423

东风乘用车BF2

8:门洞圆角比较

侧围冲压工艺设计案例

东风乘用车BF2

GPK1产品数模
在进行门洞的工艺补充时,既要考虑能拉延,又 要考虑整形工序的可行性。防止出现拉延方案可 行,但整形开裂的情况。
对侧围类的容易起皱和开裂的复杂成型部品,MP 设计要有足够的成形安全裕度。实际冲压生产时 影响因素很多,如压边力,材料参数,模具洁净 程度等。
在神龙现场观察到,侧围模具冲压的前几件都是 开裂的废品,这对顾客来说也是一种浪费。

侧围冲压工艺设计案例
主机厂在批量生产前对板料和拉延工艺方案进行验证。测试板料的质量稳定性、模具对压机参 数、板料参数的敏感性,确保有适当的适应性,避免出现大批量质量缺陷。
材料厚度应变的安全裕度

案例

冲压工艺设计案例

侧围的冲压模拟分析

AutoForm冲压模拟分析
冲压模拟分析的输入参数
加工硬化指数(n值) 评价板料伸长类成形性能的参数。 n值大,拉 伸失稳时极限应变大。 厚向异性系数Rm 板料与轧制方向成0°,45°,90°的平均值。 覆盖件成形是拉深与胀形复合成形,当拉深变
r 形占主导地位时,板料 值大,成形性能好。

冲压方向的设定

AutoForm冲压模拟分析

摩擦系数的设定

AutoForm冲压模拟分析

AutoForm冲压模拟分析
成形极限准则的设定
成形极限图 安全区——绿色区 破裂区——红色区 临界区——黄色区 蓝色区易叠料 紫色区材料变厚

AutoForm冲压模拟分析

AutoForm冲压模拟分析
AutoForm模拟分析评价基准
V1:不能接受的缺陷。 V2:必须提出对策的缺陷。 V3:轻微的缺陷,在后期模具制作或冲压生产中可以消除、对策(打磨、抛光)或接受的缺陷。

AutoForm冲压模拟分析

AutoForm冲压模拟分析
产品在CAE模拟过程中,滑移线和冲击线 虽然不可避免,但我们应尽量将其调整到 非暴露表面,这样客户才能接受。

AutoForm冲压模拟分析
通常情况下材料减薄率在20%左右是可以被客户接受的。当减薄率高于20%时我 们还要根据板料CAE模拟的其他参数综合考虑发生零件破裂的可能性。

AutoForm冲压模拟分析
主 应 变 压应力起始区 材料增厚区

破裂临界区 塑性破裂区 过渡变薄区
安全成形区 拉伸不足区

AutoForm冲压模拟分析

案例

冲压工艺设计案例

侧围的模具结构设计

侧围OP10拉延模具构造

侧围OP10拉延模具构造
特殊注意事项
1、门洞中小压料圈的压力源
●用托杆(不建议),可能存在门洞压力不足 或过甚的问题,或者内外压料力不好调整的问 题。
●用氮缸(优选),则要考虑串联、或者必须 用可充气的氮缸、预留1~2个位置。
2、B柱上方波纹的质量缺陷
侧围B柱上方在冲压模拟分析时经常容易产生 波纹的质量缺陷,调试比较难以解决。要求凹 模里设计强压整形块,解决拉延成形调试时该 处有波纹的质量缺陷。
3、挠度问题(GPK1)
终验收反馈拉延模挠度异常,导致拉延到底的 力超出压机的能力。

B柱上方强压整形块
强压整形块考虑按照图示方法固定 安装,这对于现场调整强压量比较 方便。

侧围OP20模具构造

特殊注意事项 1、门洞修边整形工艺

门洞修边整形构造-剖面

修边整形复合,局部没有压 料,修边处卡料。在卡料处 设置整形筋,使修边后工序 件收缩而不卡修边镶块。

2、门洞修边整形构造

修边整形的构造如图。为防 止修边镶块卡废料,设置了 弹顶销。

修边镶块

3、铸造空冷钢的重量限制

弹顶销

下模凸模座通常是整体的, 但重量受铸造厂家能力的限 制,一般情况下不要超过3吨。 否则要咨询采购、厂家。

整形镶块

门洞修边整形构造-下模 门洞修边整形构造-上模

侧围OP20模具构造

特殊注意事项
4、上模PAD的高度限位
考虑外覆盖件冲压质量的对策。PAD受的氮缸压料力、导板间隙、压机运动、板料脏物等 因素的影响,为保证PAD的压料间隙的均匀、可靠性,减少对工序件的撞击,在PAD上设 置了数量不等的高度限位面。

侧围后工序模具上模PAD构造

下模PAD限高器(K1380)

侧围OP30模具构造
特殊注意事项 1、侧整形的压料构造 虽然在PAD上设置了氮缸压料,但在侧围的与 顶盖搭界的部位整形时,容易出现压料力不足 导致整形缺陷。 一般都采取正压+侧压的构造。
PAD构造基准

整形处的正压+侧压的构造 PAD构造示意图

侧围OP30模具构造

一般情况下的标准CAM的安装(优选)

特殊注意事项

2、吊楔侧冲孔的标准CAM的设计

①注意侧面冲孔的凹模孔是否好加工,最好分出安装座。

②吊楔CAM必须选择驱动面是V形的类型。

③冲压方向必须符合0\5\10…度数的要求(标准CAM要求)

④冲压方向必须符合数控加工的A、C角度的要求。

特殊情况下的标准CAM的安装

如果MP定义的冲压方向不满足A角为 5度的倍数等情况,可以考虑将标准 CAM的安装座面做倾斜设计,确保 MP规定的冲压方向。

侧围OP40模具构造

侧围OP40模具构造

整形处侧压的构造 整形处侧压的构造基准

侧围OP40模具构造
多种驱动方式 实现CAM构造

侧围OP40模具构造 特殊注意事项

快速排气阀(K87D0)

用汽缸驱动CAM的,一定要设置快速排气阀,防止冲压速度快、汽缸推动CAM响应慢, 影响冲压节拍。
不同的CAM的动作时机可能不同,要设置不同的进出气接头。
汽缸驱动+驱动导板驱动的情况下,需要用活动CAM的形状定位工序件时(如:FDR的 CAM整形工序),汽缸要先到位工作,驱动导板则后到位。

侧围OP40模具构造

驱动导板驱动CAM的情况下,需要用活动CAM 的形状定位工序件时,可设计分体的定位盖板, 起到零件定位作用。
分体的定位盖板

上模PAD

吊楔整形+修边结构

吊楔整形+修边工艺图

整形块 修边块
夹持块
通常在侧围门洞中采用直整形+修边的复合结构。本处为减少工序,采取吊楔整形+修边 的复合结构。 为防止整形起皱,增加了夹持板料的镶块(黄色块),防止整形时材料随意流动。注意 这种结构经常在侧围的A柱上方的整形工艺中出现。

吊楔修边结构

结构特点:
1、同向吊楔修边分两个吊楔实现。
2、长度减半,加工方便;
3、超长滑块的缺点:中间受力不好, 驱动不一致,运动时容易出现蛇行状, 造成侧导板剧烈磨损。
类似的两个相邻的吊楔,在日产 和其它项目中出现过如下特殊情 况: 1、滑块滑动面平齐(角度相同) 2、滑块驱动面(冲压方向)相差 5~10度角度的情况。
这种情况适合于B柱上方的两侧的 吊楔修边,如在同一工序修边, 两侧存在5~10度角度差异。
同样适合于同一工序吊楔修边+冲 孔,修边与冲孔存在5~10度角度 差异的情况。

四、汽车覆盖件的冲压成形缺陷的难题

东风模冲的产品设计技术发展的关键里程碑



2

3

C

1





D

D

A

00





C

C

E

%



C



A

A



3

3

A



D

D



D

D

E





























~1992 1996
2D

2000

2002

2004
3D

2006

2014~
后3D

在2D设计年代,产品实现的关键依赖经验的高技术人才、高技能调试人才。 在3D设计年代,逐步淘汰了模型工。一些50~60年代的技术人才也开始被淘汰或退休。 在后3D设计年代,随着虚拟技术的导入,对高技能调试人员的依赖也将不再。今后技术的高 点将是前期技术质量策划、虚拟验证调试。车间的调试工作将完全变成简单的工序工作(冲 压工)。 随着新技术的导入,能解决的问题越来越多。产品质量也随之改善。

四、汽车覆盖件的冲压成形缺陷的难题

但这并不意味着产品设计的工作变轻松。因为顾客的技术要求、标准越来越高。下面是现在模具 行业面临的难题。

工序 拉延

缺陷类别 开裂(颈缩) 起皱 刚性不足 冲击线 滑移线 凹陷 拉毛

预测和解决办法 运用AUTOFORM模拟分析预测和解决 运用AUTOFORM模拟分析预测和解决 难以预测、难以解决 运用AUTOFORM模拟分析预测和解决 运用AUTOFORM模拟分析预测和解决 难以预测、难以解决 难以预测、难以解决

刚性不足

局部凹陷

表面拉毛

刚性不足:
刚性不足,可能造成零件表面容易受冲击凹陷、行走时异响、焊点或涂胶点脱开。 主机厂验收时会加载3公斤的力来检测零件是否有很大的变形。如果变形超差,可能的对 策是: 1、判定拉延方案失败,需要重新加工调试拉延模,增加材料的延伸率。这造成的损失将 是很大的。 2、一旦拉延模无法更改,则还有可能更改材料厚度或更改产品结果,在刚性不足的区域 贴增强的软性材料(相当于增加材料厚度)。
典型的容易出现刚性不足的零件:

凹陷:
受产品设计方案和工艺方案的影响,外表件的凹陷先天难以解决。凹陷的主要原因是材料 弹性回复,造成局部产品造型没有实现。如果缺陷超差,可能的对策是: 1、判定拉延方案失败,需要重新加工调试拉延模,实施局部的凹陷修正。这造成的损失 将是很大的。 2、一旦拉延模无法更改,则默认接受产品缺陷。
典型的容易出现凹陷缺陷的零件(次应变图:次应变< 0的区域容易凹陷):

拉毛:
受产品深度、工艺方案、模具材料、板料、模具洁净度、生产节拍等多方面的影响,模具 使用一段时间后,容易出现零件表面和模具表面拉毛现象。 拉毛容易造成模具加速磨损,缩短模具寿命;而且容易造成进料阻力增加,造成拉延或翻 边整形开裂 。常见的对策是: 1、对模具实施镀铬或PVD、TD涂层处理,增加表面光洁度和硬度。 2、一旦现有模具无法更改,则还有可能报废重做,更改模具材料。 典型的容易出现拉毛的零件:
120mm

今天我很荣幸与各位一起探讨了汽车覆盖件冲压技术与质量标准。中国汽车技术
发展到今天,算是已经有很大的提升了。中国已经成为世界第一大汽车生产和销售 市场。东风集团从1993年开始与PSA合资,现在已经与外资合资多达6家。自主品牌 也有5个之多。但我们与先进水平的差距还是非常大。
东风模冲与日产合作已经有12年。我们深刻地感受到这个差距。以模具制作周 期(L/T)为例,日产的机罩顶盖等零件的开发周期已经实现7个月交付(冲压工艺设 计到模具出厂交付),侧围能实现9个月交付。而国内的水准则在12~18个月。
制约中国的发展因素是多种的。就冲压技术而言,主要是: 1、上游的主机厂的开发周期和质量控制(周期长、流出不良多)。 2、下游的模具厂的管理水平、能力(项目冲突、流出不良多、调试能力不足、 高技术人员流失)。 要解决这些问题,也许还需要更长的时间。中国企业通过技术引进能解决一部分
技术更新的问题。但同时还要有人能做技术研究、积累,不可做一个项目丢一个项 目,只管今天,不知未来。今天应邀到这里来做一次交流活动。我觉得是很有意义 的。也算是为中国的冲压事业做一点贡献。
20年前,我曾经也非常羡慕和敬佩哪些为模具事业工作到退休的老工程师们。 现在我也希望变成他们中的一员,为模具事业奉献自己的一份力量。谢谢大家对冲 压行业的关注,让我们继续共同努力。

汇报结束
汇报结束
感谢您的聆听


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