車用鋁合金中鋁板沖壓的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)探討

岳智

摘 要：在現(xiàn)代科技發(fā)展過程中，汽車企業(yè)開始應(yīng)用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)，以此提升汽車的性能與功能。鋁合金鋁板就是在車身外覆蓋件沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用，然而該項(xiàng)生產(chǎn)工藝還存在角度技術(shù)難題，必須注重技術(shù)分析。此次研究主要是探討分析車用鋁合金中鋁板沖壓的設(shè)計(jì)，闡述生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：車用鋁合金 鋁板沖壓 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)技術(shù)

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展發(fā)展中，相應(yīng)提升了汽車產(chǎn)銷量。在現(xiàn)代技術(shù)支持下，汽車生產(chǎn)與制造產(chǎn)生大量新技術(shù)，在車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)中，開始推廣應(yīng)用鋁板。該種生產(chǎn)材質(zhì)不僅能夠起到顯著的減重作用，還可以提升整個(gè)車身的性能。當(dāng)前，在車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)中，鋁板的應(yīng)用問題比較多，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)深入研發(fā)鋁板沖壓技術(shù)，對(duì)技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行優(yōu)化。此次研究主要是分析車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)中，鋁板的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題，以此闡述技術(shù)控制點(diǎn)與應(yīng)用價(jià)值，全面促進(jìn)沖壓生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

1 車用鋁合金材料

在汽車生產(chǎn)中，鋁合金應(yīng)用形式非常多，包含模鑄件、鋁合金鍛件、鋁合金擠壓沖壓產(chǎn)品、軋制板材與鑄造件等。在汽車行業(yè)發(fā)展城關(guān)鎮(zhèn)，多數(shù)鋁材都被應(yīng)用到汽車生產(chǎn)制造中。車身鋁板的使用屬于重要的技術(shù)創(chuàng)新與革新?，F(xiàn)階段，多數(shù)汽車生產(chǎn)企業(yè)都將鋁板作為車身覆蓋零件，逐漸代替鋼板材質(zhì)。在汽車生產(chǎn)中，鋁板多應(yīng)用于行李箱蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、翼子板等零部件生產(chǎn)中。采用鋁板作為車身外覆蓋件，能夠有效實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。

2 鋁板成型沖壓模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 拉延、成型類模具設(shè)計(jì)

相比于鋼板材質(zhì)來說，鋁板的成型性能不足，且塑性系數(shù)、彈性模量、延伸率比較低，整個(gè)材質(zhì)比較偏軟，所以在成型類模具設(shè)計(jì)期間，必須注重以下要點(diǎn)：鋁板延伸率、允許變形量明顯低于鋼板，所以鋁板極易出現(xiàn)開裂問題。因此在設(shè)計(jì)期間，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)放大產(chǎn)品的拔模角和R角，從前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就降低產(chǎn)品開裂率。由于鋁板材質(zhì)的塑性比較差，在沖壓成型處理期間，容易出現(xiàn)起皺問題，針對(duì)大深度拉延件來說，需要將吸皺凸筋設(shè)置在產(chǎn)品側(cè)壁位置，從工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)處理產(chǎn)品褶皺缺陷。由于鋁板材質(zhì)質(zhì)地偏軟，所以對(duì)于模具的表面粗糙度要求比較高，對(duì)于成型類的模具，都必須對(duì)表面進(jìn)行鍍鉻處理，從工裝環(huán)節(jié)加強(qiáng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)質(zhì)量。由于鋁板彈性模量約為鋼板材質(zhì)的1/3，因此鋁板回彈比較大，所以在設(shè)計(jì)制造期間，也應(yīng)當(dāng)合理控制鋁板成型回彈問題。

2.2 修沖類模具設(shè)計(jì)

鋁板的材質(zhì)偏軟，且重量輕，因此在作為修沖類模具進(jìn)行生產(chǎn)制造時(shí)，極易產(chǎn)生大量鋁屑。當(dāng)生產(chǎn)期間不注重控制，很容易壓傷零件表面，導(dǎo)致產(chǎn)品外觀存在質(zhì)量問題。對(duì)于鋁板生產(chǎn)的鋁屑問題，則必須從生產(chǎn)工藝、模具、輔助裝置等多方面入手，全面做好優(yōu)化處理。工藝設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)縮小修邊沖孔角度，多應(yīng)用正沖孔技術(shù)工藝，這樣能夠明顯減少鋁屑產(chǎn)生量。

3 鋁板沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 注重保存原材料

現(xiàn)階段，大部分汽車生產(chǎn)企業(yè)多采用板料方式采購和配送鋁板，鋁板生產(chǎn)也以國(guó)外企業(yè)為主，材料的運(yùn)輸時(shí)間非常長(zhǎng)。然而由于鋁板的時(shí)效性比較短，極易出現(xiàn)發(fā)沒問題，所以必須嚴(yán)格控制鋁板的存儲(chǔ)與運(yùn)輸。在整個(gè)運(yùn)輸過程中，應(yīng)當(dāng)做好防潮和防水處理，防止鋁板材料受潮發(fā)霉，對(duì)后期生產(chǎn)使用造成影響。

3.2 拆分成摞板材

鋁板自動(dòng)化生產(chǎn)期間，由于材料自身不具有磁性特點(diǎn)，在生產(chǎn)制造期間，拆分成摞鋁板會(huì)加大生產(chǎn)的技術(shù)難度。在拆分鋁板時(shí)，極易出現(xiàn)沖壓生產(chǎn)停機(jī)問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，還會(huì)導(dǎo)致模具雙量問題，引發(fā)生產(chǎn)事故，從而損壞模具，導(dǎo)致企業(yè)承受較大的經(jīng)濟(jì)損失。在鋁板自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，必須注重研究和分析鋁板拆分問題。現(xiàn)階段，鋁板拆分涉及到多種拆分方法，吹氣式拆分裝置屬于常用的拆分方法。由于鋁板材料的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，納入鋁板拆分工藝，可以確保鋁板拆分的自動(dòng)化與時(shí)效性。然而在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，如果應(yīng)用吹氣拆分裝置拆分鋁板時(shí)，則必須合理設(shè)定吹氣壓力值和吹氣模式，只有確保滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，才可以確保鋁板拆分效果，以免影響后期生產(chǎn)制造。

3.3 零件自動(dòng)化生產(chǎn)

在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展過程中，鋁板材料性能更新速度加快，然而相比于鋼板成型性能來說，鋁板的成型性能比較低，從而大致鋁板沖壓成型技術(shù)工藝設(shè)計(jì)、成型模具選擇成為核心內(nèi)容，必須加強(qiáng)要求與標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)期間，也應(yīng)當(dāng)關(guān)注到材料表面潤(rùn)滑性能，但是當(dāng)前所應(yīng)用的潤(rùn)滑工序多為干性潤(rùn)滑工藝，與油脂潤(rùn)滑相比，能夠顯著提升鋁板材料的成形性能。成型模應(yīng)當(dāng)具備高效工藝，且確保模具壓邊圈貼合率大于90%，同時(shí)保證壓邊圈和模具型面的光潔度。采用鍍鉻處理措施能夠提升模具表面的光潔度，鋁板成型對(duì)設(shè)備壓邊力輸出控制提出嚴(yán)格要求。如果應(yīng)用單動(dòng)壓機(jī)，則不能選擇氣墊成型設(shè)備，需要采用伺服電機(jī)控制墊、數(shù)控液壓墊，這樣能夠確保壓力控制的穩(wěn)定性。在成型工藝或者修沖工藝中，鋁板材料給予產(chǎn)生鋁屑，必須定時(shí)清潔和清晰模具表面、導(dǎo)柱、導(dǎo)板位置，這樣可以防止壓傷零件表面，還能夠防止鋁屑磨損模具，降低生產(chǎn)精度，縮短模具的使用壽命。

3.4 產(chǎn)品檢驗(yàn)與返修

基于剛度性能角度而言，鋁板沖壓件的剛度明顯低于鋼板沖壓件，這主要是由于鋁板材質(zhì)偏軟所致。在檢驗(yàn)零部件時(shí)，為了確保鋁板沖壓件的完整性，必須輕拿輕放材料，避免磕碰和損傷。鋁板沖壓件對(duì)表面光滑度的要求嚴(yán)格，所應(yīng)用的表面檢驗(yàn)方法也比較多，例如油石檢驗(yàn)法、觸摸檢驗(yàn)法、目視檢驗(yàn)法等，上述檢驗(yàn)方法能夠準(zhǔn)確檢驗(yàn)鋁板沖壓件表面光滑度。然而需要注意的是，在應(yīng)用油石檢驗(yàn)法和觸摸檢驗(yàn)法時(shí)，為了防止檢驗(yàn)方法破壞和影響沖壓件表面，必須合理控制施加壓力，防止壓力過大，導(dǎo)致沖壓件變形損傷。在檢驗(yàn)鋁板沖壓件時(shí)，檢驗(yàn)部門可以按照零件表面，研發(fā)出打磨樣架，以此確保產(chǎn)品檢驗(yàn)效率和質(zhì)量。鋁板沖壓件的剛度水平比較低，且沖壓件無法單件返修，所以在生產(chǎn)制造期間，也不能確保零部件滿足應(yīng)用需求。一般情況下，適當(dāng)保留鋁板沖壓?jiǎn)渭娜毕?，在合并為總成零件時(shí)，再進(jìn)行優(yōu)化整改。

4 車用鋁板的應(yīng)用意義和未來發(fā)展

4.1 車用鋁板的應(yīng)用意義

由于世界能源危機(jī)問題嚴(yán)峻，環(huán)保節(jié)能已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的主題。為了深入踐行節(jié)能環(huán)保理念，汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)注重車輛輕量化生產(chǎn)問題。減輕汽車的整體重量，有助于提升汽車燃油效率，減少油品消耗，加強(qiáng)汽車的操控效果，全面維護(hù)汽車的安全性與節(jié)能性。由于鋁板材質(zhì)的強(qiáng)度比較高，具備良好的抗腐蝕效果，且整體重量輕，可以推廣應(yīng)用到車身外覆蓋件生產(chǎn)中。鋁板材質(zhì)可以滿足節(jié)能環(huán)保要求，還可以加強(qiáng)整車性能，所以會(huì)被推廣應(yīng)用于汽車零部件設(shè)計(jì)開發(fā)中。由于鋁板材質(zhì)偏軟，塑性低下，將該材質(zhì)應(yīng)用到車身外覆蓋件中，一旦發(fā)生交通事故，能夠?yàn)檐囕v和行人起到潰縮保護(hù)作用，能夠有效保護(hù)行人安全。

4.2 車用鋁板的未來發(fā)展

我國(guó)為了深入踐行節(jié)能環(huán)保理念，開始實(shí)行“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)碳排放量提出嚴(yán)格要求。對(duì)汽車生產(chǎn)企業(yè)來說，汽車輕量化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的技術(shù)難度比較大。由于鋁板材質(zhì)的減重性能良好，同一車型中，使用全鋁車身能夠減重30%以上，因此鋁板在汽車行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊。

5 結(jié)語

綜上所述，在汽車行業(yè)發(fā)展過程中，車輛需求度持續(xù)提升。雖然我國(guó)鋁板沖壓設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)處于起步發(fā)展階段，存在大量的工藝問題。本文主要介紹鋁板成型沖壓模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，包括拉延/成型類模具設(shè)計(jì)、修沖類模具設(shè)計(jì)。同時(shí)介紹鋁板沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，涉及到注重保存原材料、拆分成摞板材、零件自動(dòng)化生產(chǎn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)與返修。闡述了車用鋁板的應(yīng)用意義和未來發(fā)展。相信在未來發(fā)展中，在現(xiàn)代技術(shù)支持下，技術(shù)人員將會(huì)不斷加大技術(shù)開發(fā)與研究力度，以此優(yōu)化鋁板沖壓生產(chǎn)技術(shù)，從根本上促進(jìn)沖壓行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)汽車制造行業(yè)的發(fā)展。

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