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1、第六章 大型覆盖件的成形工艺及模具设计 复习题答案一、 填空题1. 和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄，形状复杂、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、尺寸结构较大、表面质量要求高、刚性好等特点。2. 覆盖件零件的主要成形特点是：成形工序多，包括拉深、胀形、弯曲等复合成形；主要的成形障碍是：起皱和拉裂；一般在双动压力机上进行等。3. 对于形状比较简单，变形比较容易的零件，或零件的相对厚度较大的零件，一般采用平面压边装置就可以有效的防止拉深时的起皱。4. 对于形状复杂、变形比较困难的零件，则需要通过设置合理的工艺补充面和拉深筋等方法才能有效的防止起皱。5. 覆盖件的修边是指将拉深件修边线以外的部
2、分切掉。6. 当需要在覆盖件上压制深度较大的突包时，为了利于材料的流动，往往采用冲工艺孔或工艺切口的措施。7. 在拉深变形程度大、径向拉应力也较大的圆弧曲线的部位上，可以不设或少设拉深筋。8. 在拉深变形程度小、径向拉应力也较小的直线部位或曲率较小的曲线部位上，要多设拉深筋。二、 问答题1. 汽车上的哪些件是覆盖件？汽车发动机和底盘、构成驾驶室和车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门的内外板、发动机盖、水箱、行李箱盖等零件都属于覆盖件。2. 覆盖件的成形工序有哪些？覆盖件的成形一般要经过落料、拉深、修边、翻边、冲孔等多道工序才能完成。拉深、修边和翻边是最基本的工序，其中拉深工序是比较关键的
3、一道工序，它直接影响产品质量、材料利用率、生产效率和制造成本。3. 大型覆盖件零件有何特点?大型覆盖件零件具有表面质量要求高（光滑、美观）、刚性好、轮廓尺寸大、形状复杂等特点。 4. 大型覆盖件零件的拉深有何特点？（1）零件可由拉深系数来确定拉深次数和工序尺寸。但大型覆盖零件大多数都是由复杂的空间曲面组成，在拉深时毛坯在模具内的变形甚为复杂，各处应力都不相同，因此，不能按一般拉深那样用拉深系数来判断和计算它的拉深次数和拉深变形量。目前，一般都是采用类比的方法，经生产调整确定，并且大型覆盖件的拉深一般都是在双动（或三动）压力机上一次拉深成形。（2）简单的形状对称，深度均匀，而且通常压边面积比其余
4、部分面积大，只要压边力调节合适，就能防止起皱。但大型覆盖件形状复杂、深度不匀且不对称，压边面积比其他零件小，因而需要采用拉深筋来加大进料的阻力；或是利用拉深筋的合理布置，改善毛坯在压边圈下的流动条件，使各区段金属流动趋于均匀，才能有效地防止起皱。（3）简单零件拉深时，由于变形区的变形抗力超出传力区危险断面强度而导致破裂是拉深过程的主要问题。但有些覆盖件，由于拉深深度浅（如汽车外门板），拉深时材料得不到充分的拉伸变形，容易起皱，且刚性不够，这时需要用拉深槛来加大压边圈下材料的牵引力，从而增大塑性变形程度，保证零件在修边后弹性畸变小，刚性好，以消除“鼓膜状”的缺陷，避免零件在汽车运行中发生颤抖和噪
5、音。（4）大型覆盖件都是在双动或三动压力机上成形，这是因为双动压力机外滑块的压边力可以达到拉深力的60%以上，且四点连接的外滑块可进行压边力的局部调节，从而可满足覆盖件拉深时的特殊要求。（5）覆盖件对原材料的机械性能、金相组织、化学成分、表面粗糙度和厚度精度都有比较高的要求。5. 汽车覆盖件拉深模具有何特点？汽车覆盖件拉深模具主要有以下特点：（1）覆盖件拉深模的凸模、凹模、压边圈一般都是采用铸铁铸造而成，为了减轻重量，其非工作部位一般铸成空心形状并有加强筋，以增加其强度和刚性。（2）在工件底部压筋部分相对应的凹模压边圈的工作面，一般采用嵌块结构，以提高模具寿命和便于维修；（3）为了防止拉深件起
6、皱，在凸缘部分应采用拉深筋。拉深筋凸起部分一般设置在压边圈上，而把拉深筋槽设置在凹模上。（4）对于拉深形状圆滑、拉深深度较浅的覆盖件，一般不需要顶出器，拉深后只需将零件手工撬起即可取出；而对于拉深深度较深的直壁长度较大的拉深件，需用顶件器进行卸料。（5）在设计覆盖件拉深模时，应注意选择冲压方向，尽量使压边面在平面上，以便于模具的制造。（6）根据生产条件的不同，其冲模结构应采用不同的类型。在大批量生产情况下，模具应采用金属冲模或金属嵌块冲模；在中、小批量生产情况下，也可采用焊接拼模、低熔点合金模或塑料、木材、水泥、橡皮等作为冲模材料。6. 如何确定大型覆盖件模具的拉深方向？合理的拉深方向应符合如
7、下原则：（1）保证凸模能将工件需拉深的部位在一次拉深中完成，不应有凸模接触不到的死角或死区。（2）凸模与毛坯的接触面积应该尽可能的大，保证较大的接触面积，防止材料应力集中，造成局部材料胀形变形太大而发生破裂，如图61（a）；凸模两侧的包容角尽可能做到基本一致(=)，使由两侧流入凹模的材料保持均匀地流入凹模内，如图61（b）；凸模表面同时接触毛坯的点要多而分散，并尽可能分布均匀，以防止局部变形过大，防止毛坯窜动，如图61（c）；当拉深方向没有选择余地，而凸模与毛坯地接触状态又不理想时，应通过改变压料面来改善凸模与毛坯地接触状态。如图61（d）所示，通过改变压料面，使凸模与毛坯的接触点增多，接触面
8、积增大，以保证零件的成形质量。但是，也要避免凸模表面与毛坯以大平面接触造成的变形区拉应力不足，材料得不到充分的塑性变形，影响工件的刚性，并容易起皱。（3）尽可能减小拉深深度，而且使深度均匀。图61 开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触状态示意图7. 什么是拉深筋？设置在压料面上的多条筋状结构就是拉深筋。根据其形状的不同，拉深筋又分为普通拉深筋和拉深槛。（1）拉深筋拉深筋的剖面呈半圆弧形状，如图62所示。由于拉深筋比拉深槛在使用数量上、形式上都灵活，故应用比较广泛。但毛坯变形时的流动阻力不如拉深槛高。图62拉深筋（2）拉深槛拉深槛的剖面呈梯形，如图63所示，类似门槛，安装于凹模的洞口。它的流动阻力比拉
9、深筋大，主要用于拉深深度浅而外形平滑的零件，这样可减少压边圈下的凸缘宽度及毛坯尺寸。图63拉深槛8. 覆盖件模具中拉深槛（拉深筋）的作用是什么？拉深槛（拉深筋）的作用如下：（1）增加进料阻力，使拉深件表面承受足够的拉应力，提高拉深件的刚度和减少由于回弹而产生的凹面、扭曲、松弛和波纹等缺陷。（2）调节材料的流动情况，使拉深过程中各部分流动阻力均匀，或使材料流入模具的量适合工件各处的需要，防止“多则皱，少则裂”的现象。（3）扩大压边力的调节范围。在双动压力机上，调节外滑块四个角的高低，只能粗略地调节压边力，并不能完全控制各处的进料量正好符合工件的需要，因此还需要靠压边面和拉深筋来辅助控制各处的压力
10、。（4）当具有拉深筋时，有可能降低对压边面的加工粗糙度的要求，这便降低了大型覆盖件拉深模的制造难度；同时。由于拉深筋的存在，增加了上、下压边面之间的间隙，使压边面的磨损减少，提高模具的使用寿命。（5）纠正材料不平整的缺陷，并可消除产生滑移的可能性。因为当材料在通过拉深筋产生起伏后再向凹模流入的过程中，相当于辊压校平的作用。9. 大型覆盖件中的工艺切口的作用是什么？当需要在覆盖件的中间部位上冲压出某些深度较大的局部突起或鼓包时，在一次拉深中，往往由于不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致工件的局部破裂。这时，可考虑在局部突起变形区的适当位置冲出工艺切口或工艺孔，使容易破裂的区域从变形区内部得到材料
11、的补充。10. 如何冲裁工艺切口？工艺切口的冲压加工方式有两种：（1）落料时冲出这种方法用于局部成形深度较浅的场合。（2）拉深过程中切出这是常用的方法，它可充分利用材料的塑性，即在拉深开始阶段利用材料的径向延伸，然后切出工艺切口。利用材料的切向延伸，这样可以获得更大的成形深度。在拉深过程中切出工艺孔时，往往采用的是撕口的工艺方法，并没有使材料完全分离，切口的废料可在以后的修边工序中一并切除，否则，将产生从冲模中清除废料的困难。11. 工艺切口的布置原则是什么？工艺切口的大小和形状要视其所处的区域情况和其向外补充材料的要求而定。一般需遵循以下原则：（1）口应与局部突起的形状轮廓相适应，以使材料合理流动。（2）切口之间应留有足够的搭边，以使凸模张紧材料，保证成形清晰，避免波纹等缺陷，这样可保证修切后可获得良好的翻边孔缘质量。（3）切口的切断部分 (即开口)应邻近突起部位的边缘，或容易破裂的区域。（4）切口的数量应保证突起部位各处材料变形趋于均匀，否则不一定能防止裂纹产生。如图64中，原来设计只有左右两个工艺切口，结果中间仍产生裂纹，后来添加了中间的切口(虚线所示)，就完全免除破裂现象。（a）(b)（a）汽车上后围成形部位工艺切口布置；(b) 汽车里门板成形部位工艺切布置图64 工艺切口的布置56