淺談汽車沖壓工藝流程

陳柏良

摘要：一輛汽車包含了大大小小的無(wú)數(shù)零件，這些無(wú)數(shù)的汽車零件是怎么被創(chuàng)造出來(lái)的呢，本文簡(jiǎn)要闡述汽車沖壓工藝特點(diǎn)及工藝流程。

關(guān)鍵詞：汽車；制造；沖壓

汽車制造的四大工藝包括沖壓、焊裝、涂裝、裝配。本文主要談?wù)勂嚨钠嚊_壓工藝技術(shù)。

一、汽車沖壓工藝

沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。說(shuō)到?jīng)_壓，就先說(shuō)說(shuō)其主要用到的設(shè)備沖壓機(jī)和模具還有一些其他的運(yùn)輸設(shè)備。在沖壓車間中這兩個(gè)設(shè)備最值錢，現(xiàn)在要投資一條沖壓生產(chǎn)線至少上億了。沖壓機(jī)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪，并通過(guò)離合器，傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)使滑塊上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)拉伸模具對(duì)鋼板成型。沖壓機(jī)械壓力機(jī)是汽車制造四大工藝中沖壓工藝最主要、最常用的設(shè)備之一。它主要是依靠壓力機(jī)的壓下能量作功于模具中的鋼板，使之成形，變成汽車車身的殼體。

二、汽車沖壓模具

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。汽車工業(yè)，在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套左右，其中大中型覆蓋件模具近300套。模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種發(fā)展和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)水平。

目前，模具已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。將模具結(jié)構(gòu)草圖作為有力基礎(chǔ)，繪制總裝配圖。裝配圖中，零件之間關(guān)系應(yīng)清晰明了，相關(guān)剖面圖、投影圖等應(yīng)得到呈現(xiàn)，畫(huà)出工件圖，注明相關(guān)要求，填寫(xiě)零件明細(xì)。模具工作零件在制作環(huán)節(jié)有一定的標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算、定位、壓料、緊固等方面都應(yīng)依規(guī)范行事。若壁厚沖頭較小且長(zhǎng)、凹模偏薄，應(yīng)強(qiáng)化校核，確定凹模的尺寸、結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計(jì)，依照周界模架的選用，以確保模具的閉合高度、大小、壓力適應(yīng)于相關(guān)設(shè)備，并畫(huà)出模具結(jié)構(gòu)的相關(guān)草圖。為滿足自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的需要，國(guó)內(nèi)知名壓力機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了高性能單機(jī)連線壓力機(jī)的研制生產(chǎn)。先后研制了具有大噸位、大行程、大臺(tái)面，以及大噸位氣墊、機(jī)械手自動(dòng)上下料系統(tǒng)、全自動(dòng)換模系統(tǒng)和功能完善的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)速度快、精度高的沖壓設(shè)備。

結(jié)合沖壓力需求、模具閉合高度及結(jié)構(gòu)、零件特質(zhì)、沖壓工序特質(zhì)，以現(xiàn)有設(shè)備的考慮為基礎(chǔ)，將設(shè)備的選擇與模具設(shè)計(jì)工作建立關(guān)系，確定設(shè)備所需數(shù)量，選擇設(shè)備類型。若設(shè)備不大，沖壓力的計(jì)算結(jié)果偏小，但是模具尺寸較大，則可選擇偏大的設(shè)備，是模具的尺寸及結(jié)構(gòu)適應(yīng)于設(shè)備的閉合高度及漏料孔大小。對(duì)模具的設(shè)計(jì)則需注意三個(gè)方面：一是要使沖模平衡，則需使模柄軸線發(fā)揮作用，將沖模壓力中心重合于壓力機(jī)滑塊中心線，防止非常規(guī)磨損；二是對(duì)拉深模具，需計(jì)算拉深功，校核電機(jī)功率；三是在彎曲以及拉深工序中，工程偏大，為了使取出工件以及防止毛坯更便捷，需校核壓力機(jī)行程，保證行程在特定范圍。

三、沖壓車間作業(yè)流程

汽車制造中有60%-70%的金屬零部件需經(jīng)塑性加工成形，沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。車身上的各種覆蓋件、車內(nèi)支撐件、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，還有大量的汽車零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣彎管及消聲器、空心凸輪軸、油底殼、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、框架結(jié)構(gòu)件、橫縱梁等等，都是經(jīng)沖壓成形技術(shù)。正向精密、多功能、高效節(jié)能、安全清潔的生產(chǎn)方向發(fā)展，沖壓工件的制造工藝水平及質(zhì)量，在較大程度上對(duì)汽車制造質(zhì)量和成本有直接的影響。

沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動(dòng)力，使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料，模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。首先將采購(gòu)來(lái)的鋼板送到?jīng)_壓生產(chǎn)線通過(guò)清洗機(jī)清洗，接著由機(jī)械臂進(jìn)行搬運(yùn)到下一站也就是沖壓的第一站進(jìn)行成型，然后送到下一站進(jìn)行剪邊，緊接著沖孔，再折邊，前面這些作業(yè)都是自動(dòng)化完成的，最后收料是由人工來(lái)做，因?yàn)橐獙?duì)沖壓鈑金件進(jìn)行質(zhì)檢和裝載。沖壓件工藝過(guò)程主要包括四個(gè)過(guò)程：

1.基本沖壓工序。翻邊、落料、剪裁、沖孔等工序在沖壓工序中較為普遍。每道工序均存在各自的特性，差異具有顯著性。對(duì)于平板件中的型孔而言，主要工序有剪切、落料、沖孔，而開(kāi)口筒形件應(yīng)包括拉深工序。對(duì)特定零件，則需進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，并分析，以將工序性質(zhì)確定。如油封外夾圈以及內(nèi)夾圈沖壓件，兩者在外徑以及直邊高度方面具有差異性，計(jì)算并分析后，外夾圈沖壓工序?yàn)榉叀⒗?、落料、沖孔，內(nèi)夾圈則除去拉深工序即可。

2.確定沖壓次數(shù)。沖壓次數(shù)主要指對(duì)同一工序的重復(fù)次數(shù)。如拉深工序，則可通過(guò)對(duì)材料的形狀、特質(zhì)等進(jìn)行計(jì)算，將拉深次數(shù)確定下來(lái)；翻邊工序，則可通過(guò)計(jì)算材料的變形程度、尺寸等以確定工序次數(shù)。為適當(dāng)減少工序次數(shù)，發(fā)揮材料塑性特征，應(yīng)在結(jié)合工序質(zhì)量的基礎(chǔ)上將工序順序進(jìn)行更為合理的安排。

3.工序組合。沖壓件的制造可以衍生出多道工序，因此在設(shè)定工藝方案時(shí)，應(yīng)注重工序的組合，可單個(gè)工序也可多道組合。沖壓件在精度、尺寸、生產(chǎn)批量等方面的因素，關(guān)系到模具的選擇。若生產(chǎn)具有大批量性質(zhì)，則應(yīng)將沖壓工序組合實(shí)施，選擇復(fù)合?；蜻B續(xù)模沖壓；而小批量生產(chǎn)則應(yīng)選簡(jiǎn)便工序模。若沖壓件出現(xiàn)尺寸過(guò)小，采用單工序會(huì)降低生產(chǎn)率，且不具方便性，所以應(yīng)選擇復(fù)合?；蜻B續(xù)模的沖壓。

4.各工序工藝方案的設(shè)計(jì)。沖壓工序方面工藝方案的設(shè)計(jì)應(yīng)以總體零件工藝方案為基礎(chǔ)，確定特定工序的加工方式，工藝參數(shù)在工序中的確定，在沖壓工序中，以其成形極限作為主要根據(jù)，對(duì)必要的工藝進(jìn)行計(jì)算，如彎曲件的半徑、翻邊的高度等；確定毛坯形狀、大小以及合適的下料方式，計(jì)算材料的利用率，確定工序成形力，將工序需消耗的時(shí)間、材料等確定在一定范圍內(nèi)，通過(guò)相關(guān)計(jì)算，繪出各道工序的工件圖。

參考文獻(xiàn)：

【1】陳曉剛.模具沖壓工藝在汽車模具中的應(yīng)用分析-《科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》2016.