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汽车冲压件冲压工艺及加工方法

发布时间:2019-02-28发布者:博江金属

随着汽车制造业的快速发展,企业间的竞争变得愈发激烈,汽车产品结构面临着不断的调整和变化。从发达国家汽车发展的经验来看,提高汽车零件成形质量,是提高汽车生产企业综合竞争力的最有效的途径之一。要做到这点,必须具备两个基本条件:一是要综合评价板材的成形性能,二是充分了解冲压零件的应变状态、应变量和危险部位的变形情况。只有通过对板材成形性能和成形技术的深入研究,才能实现真正意义上的合理选材和用材。然而,实际冲压加工中,由于工艺条件、材料性能以及模具状态的波动,经常会出现零件批量开裂现象。某轿车发动机罩内板零件,由于零件型面复杂,加上模具设计过程中存在设计不合理,导致成形过程中材料流动困难,局部出现颈缩和开裂。

针对发动机罩内板零件,分析了零件成形特点及变形过程中金属流动规律。在此基础上,采用网格应变分析技术对实际冲压件进行应变分析,指出该零件成形的安全裕度,分析了材料性能对零件成形的影响,为成形质量控制措施制定提供了技术依据。

汽车冲压件大多数是由复杂的空间曲面构成,材料成形过程中,不同区域材料相互影响和制约。为了准确分析零件变形过程中不同区域材料的变形方式和流动规律,冲压开始前,在准备冲制零件的平板上印制直径大小为5mm的圆形网格,然后把印制网格的钢板放入压力机上进行冲压。冲压后再测量零件上各个区域网格变形大小,计算得到各个区域应变,然后把这些应变与材料的成形极限曲线相比较,计算测量区域内的各应变与材料成形极限线的距离,这些数值中,最小数值就是该零件在给定工艺条件下的成形安全裕度。采用网格分析技术,可以得出相应区域应变状态和零件成形安全裕度,从而判断材料选择和冲压工艺设置是否合理。

为了有利于材料流动,汽车零件冲压过程中,需要对冲压用坯料形状进行优化。对于给定形状的零件,采用同种材料,不同坯料形状下的成形结果存在很大差异,若坯料形状设计不合理,会出现大面积开裂、起皱等质量缺陷。成形发动机罩内板所用坯料的形状,其形状与然后成品形状相似。零件网格应变分析是一种直观有效的材料变形分析手段,结合材料成形极限曲线,能够计算出零件变形的安全裕度。安全裕度越大,在实际生产过程中,当设备状况和材料性能发生波动时,冲压出现问题的可能性就越小,越能稳定生产。反之,安全裕度越低,当工艺条件或模具状况发生较小变化就可能导致开裂或起皱缺陷。该技术不仅可以用于分析材料性能对成形的影响,而且可以分析材料表面、工艺条件和环境状况改变对成形的影响,是分析失效原因、稳定零件生产的有力技术保证。借助成形极限图和网格应变分析能够直观反映变形过程中材料流动和应变分布,从而指导模具和工艺调整,通过合理调整模具和工艺参数(模具圆角半径、拉延筋、压边力、坯料尺寸、润滑条件等),能够提高复杂冲压件的成形质量。

冲压件是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。在这过程中,难免会遇到一些问题,该怎么处理和应对呢?

当冲压件加工中当工件的断面质量和尺寸精度要求较高时,可以在冲裁工序后再增加修整工序或者直接采用精密冲裁工序。为了提高精密冲压件工艺的稳定性有时需要增加工序数目,以保证冲压件的质量。

很多时候,弯曲件的工序数量主要取决于其结构形状的复杂程度,根据弯曲角的数目、相对位置和弯曲方向而定。当弯曲件的弯曲半径小于允许值时,则在弯曲后增加一道成形工序。

同样的,拉深件的工序数量与材料性质、拉深高度、拉深阶梯数以及拉深直径、材料厚度等条件有关,需经拉深工艺计算才能确定。当拉深件圆角半径较小或尺寸精度要求较高时,则需在拉深后增加一道成形工序。

在此基础上,冲压件工序数量的确定还应符合企业现有制模能力和冲压设备的状况。制模能力应能保证模具加工、装配精度相应提高的要求,否则只能增加工序数目。

在冲裁形状简单的工件的,采用单工序模具完成;相反冲裁形状复杂的冲压件,由于模具的结构或强度受到限制,其内外轮廓应分成几部分冲裁,需采用多道冲压工序。

冲压件的加工成型少不了要用到冲压模具,而且绝大部分的冲压模具在使用之前都会经过表面加工,从而提高冲压件的质量。但就冲压模具的表面加工方法来说,也不仅是加工效率快,而且加工质量好,除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外,其它方面都能胜任。

如果材质比较软的话,则需修改冲裁间隙,具体的方法是在凸模刃部端面修出弧形或斜度,利用吹气装置如吸尘器,在垫板落料孔处加吹气。冲压模具刀口出现磨损而冲压出来的零件有毛边情况,所以需要修补刀口。

而冲压就是在室温下,利用安装在压力机上的冲压模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

冲压件的加工生产效率高且操作方便,易于实现机械化与自动化,这都是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

不仅如此,冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。


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