汽車制造四大工藝之沖壓工藝

賀勤政

汽車制造四大工藝之沖壓工藝

賀勤政

隨著社會的發(fā)展進步，國民生活水平大幅提高，相應的汽車保有量也迅速增加，由于汽車工業(yè)具有很強的產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度，汽車行業(yè)已成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)。在汽車制造行業(yè)中，沖壓、焊接、涂裝、總裝合為四大核心技術（即四大工藝），而沖壓工藝作為四大工藝的重中之重，它影響著剩下的三大工藝，所以是本論文的重點。

沖壓技術在汽車制造業(yè)中的地位

汽車生產(chǎn)過程中大概有60～70%的金屬零部件是經(jīng)過塑性加工成形，而沖壓成形是金屬塑性成形最重要工藝，也是最基本、傳統(tǒng)的金屬加工工藝之一。如汽車車身上的各種覆蓋件、結構件、加強件和小支架等，另外還有汽車零部件，如排氣彎管及消聲器、油底殼、空心凸輪軸、框架結構件、發(fā)動機支架、橫縱梁等等，都往沖壓工藝精密性、高效節(jié)能、多功能、安全清潔的方向發(fā)展，對于沖壓工件的制造工藝質量及精度，直接影響著汽車制造質量及制造成本。所謂沖壓工藝性是指沖壓件對工藝品的適應性，即所設計的沖壓件在尺寸大小、尺寸精度與基準、結構形狀等是否符合沖壓加工的工藝要求。而且現(xiàn)代汽車制造大量使用卷料、薄殼式整體車身結構的高強度鋼板與鍍鋅鋼板，都要求應用沖壓新工藝。

沖壓加工成形技術是影響汽車車身制造水平的關鍵因素之一，美國專家曾在一條汽車裝配線上對50多個個案進行實地分析表明，造成車身尺寸誤差變動的諸多原因中，沖壓件本身尺寸造成的積累誤差占23%，其主要原因是傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗和原有低水平工藝基礎上的模具設計與制造。

沖壓工藝的特點及沖壓工序的分類

沖壓是一種金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件（沖壓件）。沖壓工序按加工性質的不同，可以分為兩個大類型：分離工序和成形工序。

沖壓工藝的概念及特點

沖壓采用的是壓力機或其它沖壓設備對模具上的材料進行沖壓，使模具上的材料發(fā)生塑性變形或分離，最終得到想要的零部件，即沖壓件。這種加工方法就是所謂的沖壓工藝。沖壓工藝一般的工作環(huán)境是在常溫下進行，對模具上的材料進行冷變形加工，而通常采用的是板料來加工成零部件，所以有稱冷沖壓或者板料沖壓。沖壓是材料利用壓力或塑性加工工藝，是材料成型工程的一種技術。

沖壓用的模具為沖壓模具，簡稱沖模。利用沖壓設備對沖模上的材料進行沖壓，是一種批量生產(chǎn)的工具。沖模是整個沖壓工藝中的重中之重，如果沒有合格的沖模，就沒有辦法進行批量生產(chǎn)。沖壓工藝三要素：沖模、沖壓設備、材料。

只要有合適的沖壓設備、合格的沖模及符合要求的材料，就能批量生產(chǎn)出所需要的合格零部件，即沖壓件。

沖壓加工相對于其他機械加工及塑性加工，它有獨特的優(yōu)點，具體如下：

由于沖模的精度高及壽命長，沖壓出來的零部件互換性好，且批量生產(chǎn)質量穩(wěn)定，能夠滿足主機廠大批量、高質量的生產(chǎn)任務；沖壓加工的零部件尺寸范圍廣，復雜程度可易可難，沖壓材料是在常溫下進行，產(chǎn)生的是冷變形，能夠保證其強度及剛度；沖壓工藝成本低，能耗小，產(chǎn)生的廢料也少，是一種低成本的成形工藝，廣泛應用于各大生產(chǎn)廠商；沖壓加工操作方便，根據(jù)成本高低，可選擇實現(xiàn)機械化或自動化。沖壓主要是利用沖壓設備和沖模來完成加工的，一般的壓力機的行程次數(shù)可以達到每分鐘幾十次，高速壓力機的行程次數(shù)能夠達到每分鐘數(shù)百次甚至千次以上，單個行程即可得到一個標準的沖壓零部件，可想而知，沖壓工藝的效率有多高。

相比較其他加工工藝，沖壓工藝是一種低成本、高質量、高效率、高產(chǎn)能及環(huán)保清潔的加工工藝。

但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。

材料、模具和沖壓設備是沖壓工藝的三大要素。為了獲得質優(yōu)價廉的沖壓件，必須具備優(yōu)質的板料、先進的模具和性能優(yōu)良的沖壓設備。此外，還應根據(jù)板料的成形特點和變形規(guī)律，制訂合理的工藝程序并適時對模具或沖壓設備進行技術改進。

沖壓工序的四個基本工序

沖壓加工中為滿足沖壓零件的形狀、尺寸、精度批量、原材料性能等不同方面的要求，所采用的工序也不同。下面介紹沖壓工序分類。

沖壓基本工序

沖壓基本工序有四種：沖裁、彎曲、拉深、局部成形工序。

沖裁工序：使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序。

彎曲工序：使板料沖壓成一定曲線或角度的一種沖壓工序。

拉深工序：根據(jù)沖模形狀，將板料加工成空心零部件或將空心零部件再進一步加工的沖壓工序。

局部成形工序：利用沖壓設備對沖模上的零部件進行局部校平、翻邊等成形工序稱為局部成形工藝。

分離工序和成形工序

根據(jù)材料的變形特點可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。

分離工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，其目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，如表1所示。

成形工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，使坯料產(chǎn)生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度沖壓件的加工工序。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓、脹形、縮口等，目的是使沖壓毛坯在不被破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉化成所要求的沖壓件形狀。有關沖壓工序的詳細分類與特征，見表2所示。

表1 分離工序分類

表2 成形工序分類

在實際生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，往往以復合工序的形式出現(xiàn)。如落料沖孔、落料拉伸、修邊沖孔工序等。

（作者單位：廣東寶龍汽車有限公司）