汽車沖壓件成型過程中常見缺陷及分析

馬文彬

煙臺中瑞汽車零部件有限公司 山東煙臺 264000

汽車在制作的過程中往往是先進行零件的沖壓和制作，最后再進行組裝拼接，這樣一輛汽車就制作完成了，而汽車的沖壓件在汽車中占有很大的比例，汽車大部分的零件都是沖壓件。雖然汽車沖壓件有許多的好處，但是同樣的也有自己的缺陷，這些缺陷大多是在成形的時候產(chǎn)生的，所以我們需要對汽車沖壓件的成形和缺陷進行合理的分析，以方便我們在后面進行改進[1]。

1 沖壓件成形過程

汽車沖壓件是裁剪板材，并對其進行拉伸、成形等工藝獲得特定形狀、規(guī)格以及職能的汽車零部件，是汽車制造的重要組成部分，對整車裝配質(zhì)量具有決定性影響。汽車沖壓件主要有外部結(jié)構(gòu)件與內(nèi)部結(jié)構(gòu)件兩大類。前者主要用于汽車外車身組裝，在外觀美感以及抗壓性能上具有較高要求，不允許表面出現(xiàn)皺紋、凹痕等缺陷，甚至連焊接接縫都要保持平滑；后者則屬于結(jié)構(gòu)性部件，其加工質(zhì)量直接影響汽車的整體安全性能。

2 沖壓件成形的特點

2.1 沖壓工藝性好

沖壓件在成形的時候大多是采用的冷沖壓，這種沖壓的方法非常的普遍，并且具有很多的優(yōu)點，例如說在良好的沖壓下，經(jīng)過精密的加工可以得到許多用其他方法沒有辦法得到的零件，它們大多形狀非常的復雜，或者說很小巧精致，這些都是其他制作方法無法很好的做到的[2]。

2.2 質(zhì)量得到保證

利用沖壓制作的零件和汽車部件一般質(zhì)量都比較高，因為它是采用機器進行的加工，所以它在大小尺寸上精確度很高，并且不會出現(xiàn)第一個沖壓得到的部件質(zhì)量高，形狀好且尺寸精確，但是下一個沖壓得到的部件卻缺胳膊少腿，尺寸和要求的不符合的現(xiàn)象，質(zhì)量比較穩(wěn)定，一致性較高。汽車的沖壓件多是對金屬材料進行塑性變形，把普通的金屬材料通過沖壓制作成汽車的零件，保證了汽車的零件都是金屬材質(zhì)，汽車的質(zhì)量也得到了保證。

2.3 成件效率高

在對金屬材料進行沖壓制作汽車沖壓件時，材料大多是整塊的金屬材料，只要我們進行好規(guī)劃，利用壓力機進行沖壓的時候可以合理的利用幾乎所有的金屬材料，可以避免人為操作的時候因為裁割的大小不符合要求需要進行再次切割而導致的材料浪費。這樣就大大的節(jié)約了材料的使用，降低了成本和浪費，提高了材料的利用率。并且汽車沖壓件的生產(chǎn)效率大大提高，機械化的生產(chǎn)不僅安全經(jīng)濟，而且質(zhì)量較高。

3 沖壓工藝分類及缺陷分析

沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使汽車配件沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉伸、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。對于汽車覆蓋件來說，表面質(zhì)量尤為重要，除了考慮車身沖壓件的一般工藝特點外，其表面不允許有波紋、皺紋、凹痕、擦傷、壓痕等缺陷，棱線應清晰、平直、曲線應圓滑、過渡均勻。另外，汽車覆蓋件還需具有很高的尺寸精度，以保證焊接和組裝的準確性要求。實際在試模或者生產(chǎn)過程當中經(jīng)常會遇到多種缺陷[3]。

3.1 毛刺

毛刺是剪切斷面經(jīng)常遇到的問題，如果制件周圍出現(xiàn)高且薄的毛刺，主要原因是凸凹模間隙小或者刃口磨損，可通過調(diào)整間隙或者研磨凸?；蛘甙寄斫鉀Q。如果制件周圍出現(xiàn)高而厚的毛刺，則是由于間隙過大，需將凸凹模之間的間隙增小。

3.2 起皺

拉伸件產(chǎn)生凸緣起皺和簡壁起皺主要是由于拉伸時板料受壓縮變形而引起的，在拉伸時，由于凸緣材料存在著切向壓應力，當這個壓應力大到一定程度時板料切向?qū)⒁蚴Х€(wěn)而拱起，這種在凸緣四周產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲稱為起皺。通常采用提高板內(nèi)徑向拉應力來消除皺紋。

當皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時，應為壓料力不足，逐漸加大壓料力可消除皺紋。當拉伸錐形件和半球形件時，拉伸開始時大部分材料處于懸空狀態(tài)，容易產(chǎn)生側(cè)壁起皺，故除增加壓邊力外，還應采用增加撿伸筋來增大板內(nèi)徑向拉應力，消除皺紋。在合適的位置增加拉伸筋，拉伸開始時，板料周圍的材料被拉伸筋壓彎，拉伸筋控制著板料各段流入凹模的阻力，使板料的徑向拉應力增大。通過不斷改變拉伸筋的位置、數(shù)量、圓角半徑、高度等，可以調(diào)整徑向拉應力，從而減小或避免制件起皺。防止起皺可以通過加壓邊圈來限制毛坯拱起。在設計拉伸件時，形狀變化急劇的部分如有多余的金屬，材料易流動，可能會產(chǎn)生起皺，需考慮在這部分的工藝補充上增加凸筋，使多余的金屬在拉伸過程中流到凸筋中，充分吸收多余的材料，防止起皺。另外，減小拉伸變形程度、加大毛坯厚度也可以降低起皺傾向。

3.3 破裂

破裂是拉伸失穩(wěn)在薄板沖壓成形中的主要表現(xiàn)形式。當拉伸變形力大于傳力區(qū)處材料的實際有效抗拉強度時，板料則被拉破。調(diào)整壓料力，使壓料力變小，或者調(diào)整拉伸間隱，使間隙變大，并使間隱變得均勻可解決拉伸件破裂。覆蓋件在拉伸過程中，拉伸較深或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來解決。拉伸前，在制件變形大的位置先沖工藝孔，可改變拉伸成形過程中的應力狀態(tài)，減小變形量。工藝切口應在后序的切邊工藝中切除，尤其對于外覆蓋件，以免影響制件的外觀質(zhì)量。

3.4 回彈

拉延成形過程中存在著大量的彎曲變形，當拉延成形結(jié)束時，板料厚度方向上還存在著殘余的應力。模具閉合時，這些殘余應力與模具的接觸力保持平衡關(guān)系。當模具打開后，這些殘余應力將導致成形件產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，使制件的最終尺寸與預期尺寸之間存在一定的偏差。

4 結(jié)語

雖然汽車沖壓件好處很多，但也有一些缺陷，這就需要我們?nèi)フJ真研究，在汽車沖壓件的制作過程中不斷思考，注意和避免，如此才能夠更好的幫助汽車提高抗壓能力和車身協(xié)調(diào)性。