汽車沖壓制造技術(shù).ppt

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汽車車身沖壓制造技術(shù) 發(fā)展和應(yīng)用 2010.06,汽車車身沖壓技術(shù)的發(fā)展,材料：高強(qiáng)度鋼板及激光拼焊板的應(yīng)用 工藝：熱沖壓成形和液壓成型技術(shù)的應(yīng)用 設(shè)備：高速?zèng)_壓自動(dòng)線和伺服壓力機(jī)的發(fā)展 模具：模具技術(shù)和有限元分析ＣＡＥ技術(shù)在沖壓 成形中快速發(fā)展和應(yīng)用 2010年沖壓規(guī)劃工作介紹,趨勢(shì)：隨著整車要求更安全，更環(huán)保，更低能耗，需要車身輕量化而更堅(jiān)固，車身沖壓在安全、環(huán)保、高品質(zhì)、高效率、低成本、數(shù)字化制造不斷發(fā)展,高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼板的定義 隨著整車輕量化和安全法規(guī)的碰撞安全性要求提高，沖壓材料向著高強(qiáng)度方向發(fā)展。高強(qiáng)度鋼板在汽車應(yīng)用上發(fā)展很快，目前在歐洲輕量化概念化車的用材中,高強(qiáng)度鋼板約占用80%左右。強(qiáng)度在270—780MPa應(yīng)用的最多。 按抗拉強(qiáng)度劃分： 高強(qiáng)鋼：TS≥340MPa（冷軋） TS≥370MPa（熱軋及酸洗） 超高強(qiáng)鋼：TS＞590MPa 按屈服強(qiáng)度劃分： 高強(qiáng)鋼：YS≥210MPa 超高強(qiáng)鋼：YS＞550MPa 其它劃分 常規(guī)高強(qiáng)鋼CHSS 先進(jìn)高強(qiáng)鋼AHSS,沖壓材料的發(fā)展,,,,Ts≥980,Ts≥590,Ts≥440,一汽奔騰轎車車身材料高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用,一汽轎車自主品牌轎車奔騰B50白車身沖壓件中HSS和AHSS應(yīng)用比例47.63%。其中側(cè)圍加強(qiáng)板強(qiáng)度級(jí)別為590MPa和780MPa的trip鋼；門外板：烘烤硬化鋼，340MPa；B柱加強(qiáng)板：雙相鋼（DP鋼）980MPa。B柱、防撞桿：超高強(qiáng)度熱成型鋼，1500MPa。一汽轎車碰撞試驗(yàn)達(dá)到了C_NCAP4星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。,沖壓材料的發(fā)展,沖壓材料的發(fā)展 高強(qiáng)度鋼板成形特點(diǎn)和制造面臨的挑戰(zhàn),成形特點(diǎn)： 高的抗拉強(qiáng)度帶來(lái)成形力和剪切力的增大； 含碳量和合金元素的增加降低了板材的成形性能； 高的抗拉強(qiáng)度使材料的回彈量也相應(yīng)增加； 面臨的挑戰(zhàn)： 高強(qiáng)度板是一種難以成形的材料，而材料成本提高. 成形AHSS鋼板，增加沖壓力。模具結(jié)構(gòu)要考慮承受高壓力,同時(shí)需要更大噸位的壓力機(jī)。 成形件回彈大且不穩(wěn)定, 目前成型分析軟件沒法對(duì)回彈作出較為準(zhǔn)確的模擬。高強(qiáng)度板的成型特性不穩(wěn)定，給生產(chǎn)和車身質(zhì)量帶來(lái)不穩(wěn)定因素。 提高模具表面硬化和表面粗糙度,防止早期磨損等失效問題。 模具調(diào)試周期長(zhǎng)，反復(fù)修改多，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期延長(zhǎng)。,沖壓材料的發(fā)展 高強(qiáng)度鋼板成形特點(diǎn)和制造面臨的挑戰(zhàn),控制回彈的一些方法 產(chǎn)品設(shè)計(jì): 產(chǎn)品均勻變形;零件側(cè)面適當(dāng)增加 立筋. 工藝設(shè)計(jì):考慮增加整形工序;增加成形力,考 慮模具強(qiáng)度及受力結(jié)構(gòu), 提出更改 產(chǎn)品的建議. 模具制造:預(yù)測(cè)回彈量;凹模分塊帶圓角的處 理; 控制材料的變形等.,激光拼焊板成形工藝技術(shù),激光拼焊板成形工藝（ TWB） 1985年，德國(guó)蒂森鋼鐵公司開始應(yīng)用激光拼焊板。 開始是為了解決超大尺寸的板材沖壓件，后來(lái)發(fā)展到使用不同厚度、不同材質(zhì)的材料，將其焊接成一塊板料，然后進(jìn)行沖壓成型。 拼焊板的使用可以減少零件的數(shù)量、減輕零件重量、降低生產(chǎn)成本和減少模具投資等，在歐美汽車制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用，每種新車型都有10余種以上零件應(yīng)用激光拼焊板。主要應(yīng)用在車門內(nèi)板、側(cè)圍內(nèi)板及梁類零件。據(jù)統(tǒng)計(jì)門里板采用拼焊板成形的占40%以上。,沖壓材料和工藝的發(fā)展,激光拼焊板的應(yīng)用例子---車身前門里板,TWB-方案 內(nèi)板,,在 TWB-方案中省去,,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)車門,激光拼焊板 車門,內(nèi)板,,絞鏈加強(qiáng)板,,后視鏡三角加固,,加固鎖扣,,外板,,內(nèi)護(hù)欄,,外護(hù)欄,,SAPT,,窗槽,,沖壓材料和工藝的發(fā)展,門里板激光拼焊板材料毛坯圖,是否使用激光拼焊板的前門里板成本分析比較,通過使用激光拼焊技術(shù)將兩個(gè)部件節(jié)省，抵消了較高的坯板價(jià)格，降低成本。每個(gè)激光拼焊板 車門整體成本比傳統(tǒng)車門成本降低5.39%, 約2,32€。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0,00 €,5,00 €,10,00 €,15,00 €,20,00 €,25,00 €,30,00 €,35,00 €,40,00 €,45,00 €,激光拼焊板車門,傳統(tǒng)車門,€/門,,分?jǐn)?,物流,,集中采購(gòu),,部件,,坯板,,原料,,研發(fā),在東風(fēng)商用車D530側(cè)圍內(nèi)板上的應(yīng)用,提出：由于D530單排的側(cè)圍角板和側(cè)圍內(nèi)板在左右成雙沖壓制造的情況下，材料利用率低。,側(cè)圍角板 0.75mm DC05,側(cè)圍內(nèi)板 1.6mm D180P2,側(cè)圍內(nèi)板(合件) 0.75+1.6mm DC05+D180P2,沖壓材料和工藝的發(fā)展,,在D530車身側(cè)圍內(nèi)板上的應(yīng)用,通過沖壓模擬CAE成形分析結(jié)果確定鋼板拼焊線位置,距下死點(diǎn)35MM,下死點(diǎn),沿焊縫開裂危險(xiǎn),沖壓材料和工藝的發(fā)展,通過試驗(yàn)驗(yàn)證取消老加強(qiáng)板（5401153/54-c1200重量：0.927KG/件);采用新加強(qiáng)板，每車減重約1.5KG。,,,側(cè)圍內(nèi)板新加強(qiáng)板（5401153/54-c1201)方案,沖壓材料和工藝的發(fā)展,,,沖壓工藝的發(fā)展 超高強(qiáng)度板材熱成形工藝技術(shù),為了達(dá)到歐洲碰撞安全4-5星標(biāo)準(zhǔn)，車身支柱等零件需要使用超高強(qiáng)度鋼板，但是超高強(qiáng)度板在冷沖壓成形難度極大，因此產(chǎn)生熱成型工藝。 熱成形工藝，（熱成形鋼）板料或落料件進(jìn)爐中加熱到奧氏體溫度范圍（850--900度左右），快速送入內(nèi)部帶有冷卻管道的沖壓模具上沖壓成形，保壓冷卻至組織全部為馬氏體后，零件抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到1500MPa。 成形后續(xù)工藝：處理表面氧化皮（噴丸），激光切割機(jī)完成零件外周邊和孔的加工。 設(shè)備工裝一次投資比較大，制造成本較高。,超高強(qiáng)度板的熱成形工藝流程,熱成型是一條專用生產(chǎn)線，包含加熱設(shè)備、傳送機(jī)構(gòu)、熱成型壓力機(jī)設(shè)備、上下料機(jī)構(gòu)和帶有快速冷卻系統(tǒng)的熱成型模具等組成。,沖壓工藝的發(fā)展,沖壓工藝的發(fā)展 超高強(qiáng)度板材熱成形工藝技術(shù)應(yīng)用,國(guó)際：在國(guó)外轎車廠已普遍應(yīng)用。主要生產(chǎn)的零件：支柱、車門防撞梁、頂蓋上邊梁等梁類沖壓結(jié)構(gòu)件。歐系車型使用最廣泛；使用最多的是德國(guó)大眾；??日系車在車門防撞梁（桿）上普遍使用且有推廣的趨勢(shì)； 國(guó)內(nèi)：國(guó)內(nèi)一些轎車廠已開始采用，歐系車型：寶萊A5 前、后保險(xiǎn)杠、A柱、B柱；????Golf A4后保險(xiǎn)杠；??Polo的前后保險(xiǎn)杠、B柱；??速騰B柱、A柱和前后保險(xiǎn)杠骨架；??長(zhǎng)安福特Focus等車的A柱、B柱、保險(xiǎn)杠、防撞桿；??標(biāo)志307、凱旋B柱、防撞桿等；??自主品牌：；??中華系列車B柱、A柱采用熱沖壓件；??奇瑞、吉利等…… 國(guó)內(nèi)已有2-3條熱沖壓成型生產(chǎn)線 。 (長(zhǎng)春,昆山,寶鋼),1、板料液壓成型工藝,2、管件內(nèi)高壓成型工藝,液壓成型技術(shù)的成形原理,沖壓工藝的發(fā)展,特點(diǎn)：設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短，節(jié)省模具費(fèi)用，提高板料成形極限， 縮短制造流程，適用于多品種少批量產(chǎn)品,板料液壓成型工藝,沖壓工藝的發(fā)展,管件內(nèi)高壓成形,,沖壓工藝的發(fā)展,管件內(nèi)高壓成形是將管坯放入模具內(nèi)，利用高壓液體充入空腔，同時(shí)輔以軸向補(bǔ)料，使其直徑變化至貼靠凹模的成型過程。由于使用的內(nèi)部壓力可高達(dá)400MPa,稱為內(nèi)高壓成形技術(shù)。與傳統(tǒng)的沖壓件相比，液壓成型技術(shù)具有減輕質(zhì)量，減少零件數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，提高焊接總成尺寸精度和提高總成剛度和強(qiáng)度，尤其疲勞強(qiáng)度等特點(diǎn)。 管件內(nèi)高壓成形適用于沿構(gòu)件軸線變化的圓形、矩形截面或異性截面的空心構(gòu)件。典型零件如副車架、儀表梁支架等零件。 設(shè)備工裝一次投資比較大。,沖壓工藝的發(fā)展 一汽奔騰轎車B50副車架制造的應(yīng)用,主要構(gòu)成的 副車架主管 采用內(nèi)高壓成形工藝。新工藝的整體副車架與采用分體沖壓件點(diǎn)焊組合的傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)成本降低20%，減輕質(zhì)量30%。模具成本可降低60%.,內(nèi)高壓成形技術(shù)生產(chǎn)副車架主管,沖壓工藝的發(fā)展,沖壓工藝的發(fā)展,除了上面介紹的熱成型工藝，拼焊板成形工藝和內(nèi)高壓成形工藝外， 多件拼合沖壓，提高沖壓效率。如一汽自主品牌轎車開發(fā)出一模4件的沖壓模具，4個(gè)門外板同時(shí)生產(chǎn)。 雙模沖壓，提高沖壓效率，提高材料利用率和降低模具調(diào)試難度。將車身左右件的兩套模具安排在同一臺(tái)壓力機(jī)生產(chǎn)，比左右拼合一套模具沖壓具有比較優(yōu)勢(shì)。,沖壓設(shè)備的發(fā)展,沖壓設(shè)備的發(fā)展,人工沖壓線,機(jī)器人沖壓線,機(jī)械手沖壓線,沖壓設(shè)備的發(fā)展,沖壓設(shè)備的發(fā)展 東風(fēng)日產(chǎn)花都工廠的高速?zèng)_壓生產(chǎn)線采用德國(guó)萬(wàn)家頓和日本小松的大型高速?zèng)_壓生產(chǎn)線,德國(guó)米勒萬(wàn)家頓公司開發(fā)出快速橫桿式輸送系統(tǒng)（SpeedBAR）。這種輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸送效率高，可以實(shí)現(xiàn)模具和端拾器在單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓線。國(guó)內(nèi)已有主機(jī)廠采用這一自動(dòng)送料系統(tǒng)，,沖壓設(shè)備的發(fā)展,大型自動(dòng)化沖壓線與大型多工位壓力機(jī)是當(dāng)今大型沖壓裝備自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的兩大趨勢(shì)。我國(guó)現(xiàn)有沖壓線中約10％實(shí)現(xiàn)單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化，部分生產(chǎn)線采用了SpeedBAR或旋轉(zhuǎn)7軸機(jī)器人等先進(jìn)輸送系統(tǒng)，大型自動(dòng)化沖壓線是今后發(fā)展的選擇。,,,沖壓自動(dòng)線的選擇的要點(diǎn) 生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)線的產(chǎn)能 模具的性能，滿足自動(dòng)化要求 維護(hù)技術(shù)能力，設(shè)備投資，運(yùn)行成本， 長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃 輔助設(shè)備的重點(diǎn) 開卷落料線，板料清洗涂油 堆垛，板料翻轉(zhuǎn)機(jī)等自動(dòng)化輔助設(shè)備,上汽通用五菱選擇沖壓自動(dòng)化的投資成本對(duì)比分析,沖壓設(shè)備的發(fā)展,沖壓設(shè)備的發(fā)展,,大型多工位壓力機(jī),沖壓設(shè)備的發(fā)展 多工位壓力機(jī)在優(yōu)尼公司的應(yīng)用,廣州優(yōu)尼沖壓有限公司 生產(chǎn)產(chǎn)品：花都工廠轎車車身主要骨架件總成，中支柱， 前上橫梁總成等 制造工藝：開卷落料，激光拼焊, 沖壓成形，焊接總成。 沖壓設(shè)備：5臺(tái)多工位壓力機(jī)，一臺(tái)3000噸，一臺(tái)2000噸， 3臺(tái)1500噸；2條開卷落料線。 設(shè)備SPM：13-30次/分， 生產(chǎn)SPM：20-25次/分（最高28次，最高1萬(wàn)件/班） 換模時(shí)間：4.1分 沖壓車間面積：12000平米 公司銷售額： 20億元/2009年,大型伺服壓力機(jī),大型伺服壓力機(jī)，是將伺服電機(jī)技術(shù)和CNC控制與壓力機(jī)結(jié)合，一般使用伺服電機(jī)取消壓機(jī)的飛輪和制動(dòng)器，可以達(dá)到根據(jù)加工內(nèi)容任意設(shè)置壓機(jī)滑塊運(yùn)行模式，采用伺服壓力墊代替?zhèn)鹘y(tǒng)氣墊, 在生產(chǎn)效率、成型性能、精度方面和設(shè)備穩(wěn)定性等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來(lái)的普通壓力機(jī)，還具有節(jié)能、噪音低等特點(diǎn)，行業(yè)認(rèn)為是今后壓力機(jī)發(fā)展的方向。 現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)出1000噸以上的大型伺服壓力機(jī)。 伺服壓力機(jī)可以實(shí)現(xiàn)壓床速度曲線和滑塊行程曲線的數(shù)字化控制，更加適應(yīng)不同產(chǎn)品的沖壓生產(chǎn)，達(dá)到高效率。 伺服壓力機(jī)已經(jīng)引起汽車制造公司高度重視，開始訂貨，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。,沖壓設(shè)備的發(fā)展,廣州豐田公司沖壓：采用日本豐田公司和小松公司共同開發(fā)的大型伺服壓力機(jī)全自動(dòng)沖壓線。,沖壓設(shè)備的發(fā)展,CAE技術(shù)的應(yīng)用-配合產(chǎn)品同步開發(fā)和模具開發(fā)的重要手段，提高了沖壓制造的技術(shù)水平,確定零件的成形工藝性和模具結(jié)構(gòu)，可以預(yù)測(cè)出零件成形過程中材料變薄率和開裂、起皺等缺陷，縮短模具調(diào)試周期和制造周期。,沖壓模具的發(fā)展,F91A模、檢具套數(shù)和零件合格率目標(biāo) 模具套數(shù),沖壓模具的發(fā)展 專業(yè)化和制造流程再造的發(fā)展,項(xiàng)目零件送樣品質(zhì)目標(biāo),沖壓模具的發(fā)展,CAD/CAM/CAPP/CAE等數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展在模具制造全過程的應(yīng)用 激光技術(shù)的應(yīng)用 三維激光切割機(jī)，激光淬火，激光檢測(cè) 攝影技術(shù)應(yīng)用 逆向工程，造型，攝影檢測(cè) 超高強(qiáng)度鋼板模具,連續(xù)模,多工位模具等。,制造技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃 DFL制造規(guī)劃部 2010.01,沖壓與模具,制造技術(shù)評(píng)價(jià)表（乘用車）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,“1+1”規(guī)劃項(xiàng)目輸出表,“3”規(guī)劃技術(shù)準(zhǔn)備課題,,--- END ---,