汽車沖壓件制造工藝分析

文/蘭安乾，柳州滬信汽車科技有限公司

1 引言

沖壓工藝是一種加工金屬件的工藝方法，其本質(zhì)是金屬的塑性變形，利用了模具和沖壓設(shè)備對板料施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形或者分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件，這種零件稱作沖壓件。沖壓工藝比較適用于大批量的零件生產(chǎn)，因此，在汽車成產(chǎn)領(lǐng)域非常常見。沖壓工藝對整個工藝流程的機(jī)械化、智能化和自動化提升明顯，可以很大程度的提高生產(chǎn)效率，廢料率較少，甚至可以重復(fù)利用廢料，因此經(jīng)濟(jì)效益方面的提升也很可觀。目前汽車市場競爭激烈，各種國際品牌和國產(chǎn)品牌相互競爭，及時又快速的推出質(zhì)量有保障的新車型，是行業(yè)競爭力的體現(xiàn)，關(guān)系到整個行業(yè)的發(fā)展前進(jìn)。在各個工藝緩解下創(chuàng)新性的運用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備是目前研究的重點，本文以沖壓件制造工藝為切入點分析當(dāng)前行業(yè)內(nèi)工藝的優(yōu)缺點，希望從業(yè)者提供幫助。

2 沖壓工藝簡述

沖壓這種加工工藝，加工的對象是金屬，本質(zhì)上是利用了金屬的塑性形變，也會利用模具和沖壓設(shè)備對板料施加壓力，使板料被分離出規(guī)定的形狀或產(chǎn)生塑性變形，得到符合形狀或尺寸要求的零件，這種工藝整個被稱作沖壓件；沖壓適合于大批、快速的生產(chǎn)場合，機(jī)械化程度較高，因此生產(chǎn)效率和材料利用率也非常高，自動化程度高，對操作者的專業(yè)要求適中；由于是整車加工，沖壓設(shè)備一般較為先進(jìn)，因此沖壓工件一般精度較高，可以直接投入使用，不需要進(jìn)行修飾加工；互換性良好，工作穩(wěn)定性優(yōu)良，在同一個場合可以交互同批次產(chǎn)品，不會產(chǎn)生影響；初沖壓料的表面質(zhì)量好、摩擦力小，便于之后工序進(jìn)行；可以利用模具低成本的制造出形狀復(fù)雜的工件，且沖壓件的剛度和強(qiáng)度都很大，質(zhì)量輕；生產(chǎn)批量越大，數(shù)量越多成本被均攤，就會變得越低。

在汽車領(lǐng)域，傳統(tǒng)的沖壓成型是將毛坯按照一定的方式進(jìn)行處理，使其永久形變，從而得到符合需求的沖壓件。近些年隨著科學(xué)技術(shù)的提高和汽車用戶需求的改變，汽車覆蓋件的質(zhì)量要求也隨之產(chǎn)生了較大的變化。不僅要求沖壓件的質(zhì)量合格，不能有凹痕、皺裂等現(xiàn)象，還對其尺寸的精度有了更高的要求。件料輕形繁，其成產(chǎn)過程十分復(fù)雜。

3 模具設(shè)計遵循的原則

3.1 模具類型的確定，根據(jù)沖壓件的批量大小、精度要求、形狀要求、制造條件等，在安全、便捷的前提下，將選擇的模具種類確定，一般有簡單模，簡單模、連續(xù)模或復(fù)合模。同時還要注重考量其模具的壽命、強(qiáng)度、剛度等因素的協(xié)調(diào)。

復(fù)合模最長常見的問題是強(qiáng)度問題，翻邊、沖孔及落料的現(xiàn)象往往會發(fā)生在同一復(fù)合模上。此外，復(fù)合模的凸凹模壁厚薄與翻邊高度小時，強(qiáng)度要求就難以滿足了。

3.2 合理定位方式的選取，盡可能的將設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，如因工藝原因不重合，就要以尺寸鏈計算理論重新分配公差，將設(shè)計尺寸轉(zhuǎn)換為成工藝尺寸。但該方法對精度要求較高，操作難度大。

4 沖壓工序流程

沖壓工業(yè)分為四個基本的工序：沖裁、成型、拉伸、整形。

4.1 基本沖壓工序

落料、成型、拉伸、剪裁、沖孔、翻邊整形等工序在沖壓工序中較為普遍。每道工序都具有其特殊性，剪切、落料、沖孔這三道工序是平板件中的使用率最高的；對于造型較簡單的零件，如車身部分梁類件，主要工序有落料、成型、沖孔；結(jié)合材料本身的特性進(jìn)行分析計算是加工特定零件的前提，通過計算才能將工序性質(zhì)確定。以油封外夾圈內(nèi)夾圈沖壓件為例，兩者的外徑和高度不同，所以其處理工藝也不同，外夾圈沖壓工序為翻邊、拉深、落料、沖孔，內(nèi)夾圈不需要進(jìn)行拉深工序。

4.2 確定沖壓次數(shù)

在沖壓工藝中對同一道工序的重復(fù)的次數(shù)被成為沖壓次數(shù)。如拉深工序則可計算材料的物理性質(zhì)，再結(jié)合其形變時的應(yīng)力大小，來確定拉深次數(shù)；翻邊工序則可選擇對沖壓件的材料進(jìn)行分析，得出其扛形變的能力，再結(jié)合尺寸數(shù)據(jù)來確定工序次數(shù)。原則上是盡可能的減少工序次數(shù)，發(fā)揮材料特性，將工序在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上科學(xué)合理的結(jié)合。這樣做可以很大的提升經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 工序組合

沖壓工藝是由很多延伸工序共同組合而成的，所以在沖壓工藝方案的設(shè)計中，沒有固定模式的出現(xiàn)，往往是要結(jié)合實際情況進(jìn)行調(diào)整，對于簡單件，有時單個工序即可，對于復(fù)雜的工件，可以根據(jù)其圖紙或建模效果對不同的工序進(jìn)行組合。模具的選擇對工件制造的影響較大，成型件的大小、精度都是由模具決定，模具制作時越精細(xì)，則成品質(zhì)量也就越高。

5 結(jié)束語

汽車行業(yè)處在高速發(fā)展的時期，漸漸的變成了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢色@取的一部分，其普遍性是不可忽視的。因此，對于其制造的安全性和質(zhì)量需要格外的關(guān)注。作為主要的工藝，沖壓制造技術(shù)目前與國外還有一定的差距。但是隨著科技的發(fā)展，越來越多新的技術(shù)和器械會被發(fā)明，其水平也會有更大的提升，這也是相關(guān)從業(yè)者需要關(guān)注的方向。