淺析汽車沖壓件成形及其缺陷分析

王良國

摘要 ：要提高我國沖壓件行業(yè)的競爭力，只有通過不斷的技術創(chuàng)新，加大沖壓件模具尤其是車身覆蓋件模具的研發(fā)投入，采用標準化、模塊化的設計理念，提高我國沖壓件企業(yè)的模具開發(fā)能力。國外沖壓件企業(yè)的先進技術告訴我們：一流沖壓件企業(yè)擁有一流的模具設計制造能力，一流的模具應該是設計出來的，先進的模具可以用流水線生產，高新技術應用是模具制造技術發(fā)展的動力。國內汽車沖壓件企業(yè)與世界先進水平相比還有較大差距，如果我們不努力，這種差距不會縮小，而是會拉大。本文結合筆者工作實際，對如何避免在沖壓生產時出現不良現象。

關鍵詞 ：沖壓件 缺陷 質量

沖壓加工在國民經濟各個領域應用范圍相當廣泛，關系我們生活的方方面面，在工業(yè)生產過程中，也得到普遍的運用。在我國汽車生產過程，如汽車車身、車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的，而且汽車沖壓件產品種類日趨豐富、形狀日趨復雜，在沖壓生產時，經常會發(fā)生一些不良質量現象，如何避免問題的產生，本文結合自身工作實際，對此做進一步探索。

冷沖壓是汽車制造過程的一個重要環(huán)節(jié)，外覆蓋件作為車身外表面零件，表面不允許有皺紋、凹痕等缺陷，骨架件形狀復雜，用于提高車身的剛性，并連接或固定內飾件及其它零件?？梢哉f，汽車覆蓋件既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。由于車身的美觀性和功能性等特殊需要，很多覆蓋件整體輪廓內部帶有局部形狀特征，這對成形控制技術提出更多更高的要求。分析拉伸過程中的應力應變狀態(tài)，有助于分析拉伸過程中出現的工藝問題和質量問題。

1.沖壓件質量缺陷

1.1 凸凹模間隙引起的沖裁斷面質量缺陷

影響沖裁斷面而引起質量缺陷的主要原因是沖裁間隙。在沖壓件加工過程中，沖裁間隙主要是由材料厚度、材料材質、初沖截材料的供應狀態(tài)、潤滑方式等等因素影響。由于生產過程中，沖壓件設計精度要求、生產條件不同，在實際加工時，無法確定一個統(tǒng)一的間隙值。沖裁間隙對沖壓件沖裁斷面的質量、模具使用狀況、沖壓精度、力能消耗等多個工藝參數有較大的影響，因此，需要我們根據沖壓件毛刺大小、沖壓斷面殘余應力大小、模具使用時間的長短，來確定一個最佳間隙值，作為生產的一個指導值，從而保證沖裁斷面質量。

1.2 凸凹模質量缺陷引起的沖裁斷面質量缺陷

在沖裁斷面時，若其所用刃口磨損，往往導致沖裁斷面周邊有二次剪切出現，因為裂紋產生的滯后的原因，有較高且薄的毛刺產生。再者因為在使用過程中，局部刃口塌邊的出現，使局部出現超差間隙，從而沖壓件出現高度不均、毛刺根部R增大。而導到局部刃口塌邊出現，往往是因為局部刃口磨損或者是刃口熱處理效果不良所到，需要對刃口做修復處理后，再開始生產作業(yè)。當全錐度凹模研磨超差或凹模垂直度降低時，也都會導到沖裁斷面出現質量問題，一般表現為斜度變大、出現塌角等。當凸凹模硬度過高或定心嚴重超差時，容易出現卷刃和引起凸凹模局部缺口，這些，都直接導致沖裁面凸凹形線條出現。凹?？妆砻婢仁欠襁_到設計要求，避免因粗糙面的存在，導致沖壓件質量缺陷。

1.3 其他質量缺陷引起的沖裁斷面質量缺陷

這方面主要關注：凸凹模是否緊固，防止其出現松動導致沖裁出現塌角、毛刺等；潤滑劑選用應按設計要求，同時不出現缺失；凸凹模保持干凈，無異物附著或要切屑粘連；從而防止凸凹模發(fā)熱膨脹卡死而損傷凸凹模；卸料板與凸模間隙正常，否則容易導致凸模回位時上拉使制件產生卷邊。凸凹模定心是否超差、導向裝置裝配不好或松動等；

在沖壓件加工過程中，出現的質量問題的原因歸納起來主要有以下幾點：1）原材料質量低劣；2）沖模的安裝調整、使用不當；3）操作者沒有把條料正確的沿著定位送料或者沒有保證條料按一定的間隙送料；4）沖模在使用過程中，其自身工作零部件磨損、間隙變化等；5）沖模在使用過程中，緊固件松動，沖模安裝位置產生位移；6）沒有按操作規(guī)程進行操作或因操作者經驗、技術方面的欠缺；

1.4 我國汽車沖壓件模具技術與國外的差距

優(yōu)秀的汽車沖壓件廠，一定具備專業(yè)的沖壓件模具設計制造技術，模具設計實際上分為3個部分：沖壓工藝設計、模面設計和結構設計，我國傳統(tǒng)的沖壓工藝設計采用工序圖或DL圖，它的模面設計非常粗略，以這樣的圖紙指導下的工藝造型，必須在后序靠人工修整、制造工藝彌補，造成模具制造的人工鉗修量很大、周期延長。這3種設計的內容和側重點是完全不同的，國外模具企業(yè)的工作流程為先有沖壓工藝設計然后指導模面設計和模具結構設計，分別由不同的人來做，專業(yè)分工很明確。國外模具企業(yè)在設計階段通過計算機的曲面造型，完成模面的精細設計。精細模面設計的結果，可以極大減少型面加工、鉗修、試模工時，它的作用非同小可。

2.沖壓件形狀缺陷

2.1 沖壓件翹曲

沖壓件翹曲主要由于加工沖壓過程中，有間隙作用力和反作用力不在一條線上產生力矩。如凸凹模間隙過大及凹模刃口帶有反錐度時，或頂出器與工件接觸面積太小時產生翹曲變形，均容易產生沖裁件產生翹曲變形。卷材未矯平和所加工材料的各向異性導致致產生沖壓件翹曲的，可采取措施將加工材料壓緊后，再進行沖壓作業(yè)。當剪切角設計過大或剪切角合理搭邊太小，也會導致沖壓過程中出壓沖翹曲變形，這需要對剪切角做修正設計，適當增加搭邊寬度進行解決。在對中、厚板料沖壓時，為防止翹曲變形，建議使用板厚1/3～1/4的沖裁行程的剪切角斜刃模，從而提高沖壓件質量。

2.2 沖壓件扭曲

在沖壓件加工過程中，由于沖裁力的影響，往往導致加工件扭曲的缺陷產生。這是由于在沖裁過程中，沖裁間隙不合理導致加工材料靠凸模側受壓縮力作用，而凹模的一側受拉伸力作用所致。沖裁作業(yè)時，可用卸料板對加工材料進行壓緊，然后再進行沖裁作業(yè)，從而防止靠近凹模側的材料翹曲，同時，材料在加工時受力發(fā)生相應變化，靠凸模側之材料受拉伸（壓縮力趨于減?。寄Ｃ嫔喜牧鲜軌嚎s（拉伸力趨于減?。?，從而防止沖壓件扭曲。針對帶狀材料剪切時，容易出現扭歪導致不規(guī)則變形，針對這種情況，要采取有卸料板、頂料桿的落料模做進一步的解決。在使用落料模的時，因斜刃剪切角偏大，也容易產生扭曲變形。針對這種情況，要可更換成噸位較大的壓力機械，同時，減小剪切角進行解決。如果因為不均勻間隙產生的扭曲變形，則需要對刃口做進一步修正。遇到不能均勻落料的凹模加工時，需要他細觀察沖壓件的沖裁斷面，通過修正后角加以解決。

2.3 沖壓件毛刺

在沖壓件的加工過程中，因凸模和凹模由于長期的受振動沖擊而中心線發(fā)生變化，軸線不重合，產生單面毛刺。沖裁間隙太大、太小或不均勻；沖模刃口變鈍，也易導致毛刺產生。針對毛刺產生的情況不同，需要在安裝凸模時一定要保證凸凹模的正確間隙并使的凸凹模在模具固定板上安裝牢固沒，上下模的端面要與壓力機的工作臺面保持相互平行。保證凸凹模的加工精度和裝配質量，保證凸模的垂直度和承受側壓力及整個沖模要有足夠的剛性；要求壓力機的剛性要好，彈性變形小，道軌的精度以及墊板與滑塊的平行度等要求要高；要求壓力機要有足夠的沖裁力。為減少沖壓件毛刺的產生，在原材料的選用上，必須與設計規(guī)定的技術參數相吻合，在條件充許的情況下，可對加工材料參數做化驗檢測，保證材料質量符合加工要求。隨著加工作業(yè)自動化程度的提高，沖壓加工速度呈逐年遞增，導致加工因為發(fā)熱現象，也容易使沖壓件產生毛刺。這就需要針對設備運行情況，及時調整生產進度降低因設備發(fā)熱引起的沖壓件缺陷。

3.結論

針對沖壓加工過程中出現的質量缺陷，需要針對不同情況，加以區(qū)別對待。同時，隨著新工藝，新材料、新技術的出現，必將進一步提高沖壓件質量。

參考文獻

[1]汪新濤，成永勝.沖壓件成本節(jié)減措施分析[J].科技信息.2010（32）.

[2]范雪峰，張冬柳.淺談汽車沖壓件品質管理[J].科協(xié)論壇（下半月）.2012（10）.

[3]張宏偉.提高沖壓件生產質量[J].河南科技.2013（22）.

[4]吳善冬.汽車前縱梁內板沖壓成形仿真及回彈補償研究[D].重慶大學2013.