汽車沖壓件

1、汽車車身沖壓的新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)摘要：當(dāng)今汽車制造業(yè)已進(jìn)入了發(fā)展新階段，尤其是汽車車身沖壓的制造工藝水平的不斷進(jìn)步，在很大程度上對(duì)汽車制造質(zhì)量和成本產(chǎn)生直接而重要的影響。模塊化沖壓技術(shù)、新模具材料、特種沖壓成型，尤其是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)極大促進(jìn)了沖壓技術(shù)的發(fā)展。隨著制造業(yè)、汽車工業(yè)全球化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化的不斷深入，汽車沖壓工藝技術(shù)和模具技術(shù)的發(fā)展已與先進(jìn)制造技術(shù)、智能技術(shù)、電子信息及計(jì)算機(jī)集成技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉、緊密結(jié)合。本文主要介紹目前

2、汽車車身沖壓工藝中的最新技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際對(duì)沖壓工藝的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行闡釋。1前言當(dāng)今世界汽車行業(yè)普遍認(rèn)為，汽車車身沖壓成形技術(shù)是汽車制造技術(shù)的重要組成部分，每一次汽車車身的更新?lián)Q代都需要開發(fā)相應(yīng)的專用模具和增加必要的生產(chǎn)線。因此在沖壓生產(chǎn)中，如何提高沖壓生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，正確選取和采用新設(shè)備、新材料、新工藝等是沖壓技術(shù)中的主要課題眾所周知，汽車車身的金屬件幾乎100％為沖壓件，而且汽車車身的更新?lián)Q代速度快。這就決定了沖壓成形技術(shù)在汽車

3、產(chǎn)品的開發(fā)中不僅影響制造周期，還直接影響成本和產(chǎn)品品質(zhì)。汽車車身沖壓成形技術(shù)的關(guān)鍵是沖壓工藝與模具技術(shù)。沖壓工藝的合理與否決定了模具調(diào)試的難易程度；模具設(shè)計(jì)決定了模具制造的難易程度及制造管理過(guò)程，因而直接影響模具制造成本和周期。盡管國(guó)內(nèi)外已通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，形成了較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造規(guī)則和方法，但新技術(shù)的出現(xiàn)仍可能為沖壓工藝和模具技術(shù)的重大變革帶來(lái)機(jī)遇。特別指出的是，以CAD／CAE／CAM為特征的計(jì)算機(jī)技術(shù)在沖壓成形中的應(yīng)用

4、不僅能引起傳統(tǒng)工藝流程在周期、成本和品質(zhì)方面的變化，而且使一些以前難以實(shí)現(xiàn)的工藝設(shè)想可能成為現(xiàn)實(shí)，根據(jù)目前國(guó)際汽車沖壓和模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)形成了包括模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)模塊化、新材料及復(fù)合材料沖壓加工工藝、計(jì)算機(jī)模擬沖壓成形及虛擬試模技術(shù)、特種成形技術(shù)和模具制造技術(shù)等重大課題。因此，我國(guó)汽車業(yè)要想在新的國(guó)際變革中站穩(wěn)腳跟，就必須對(duì)此認(rèn)真加以研究。2模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)模塊化21模塊化模具設(shè)計(jì)汽車車身零件雖然千差萬(wàn)別，但同類零件在尺寸大

5、小和結(jié)構(gòu)特征上一般是相近的，同一類模具的結(jié)構(gòu)特征也是類似的。通過(guò)分析模具的結(jié)構(gòu)特征，模塊化模具設(shè)計(jì)將模具劃分為模具模架、成形工作部件和基礎(chǔ)件等模塊，根據(jù)其復(fù)雜程度采用不同的制造方法，通過(guò)并行工程加快設(shè)計(jì)制造速度。模塊化模具設(shè)計(jì)考慮到模架的通用性，建立常用汽車車身件模具模架庫(kù)，將常用的汽車車身模具的模架按照規(guī)格型號(hào)的大小分為大、中和小三個(gè)等級(jí)，一個(gè)車型的大部分大型模具，只要有這三種類型的模架即可。這樣不僅可大大減少設(shè)計(jì)制造的工作量，還可降

6、低設(shè)計(jì)制造成本。22模塊式?jīng)_壓技術(shù)模塊式?jīng)_壓是最近幾年發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，一般模塊式?jīng)_壓加工系統(tǒng)由一臺(tái)帶有控制功能模塊式冷沖壓的壓力機(jī)、卷材帶材送進(jìn)裝軒、帶材矯正機(jī)及可編程進(jìn)給裝置等構(gòu)成。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可進(jìn)行沖模橫向位移、帶材進(jìn)給定位、沖模重復(fù)運(yùn)行及自動(dòng)調(diào)整下工步等多項(xiàng)功能。由于在沖壓過(guò)程中進(jìn)行可編程沖壓，使這種模塊式?jīng)_壓系統(tǒng)能柔性地適應(yīng)生產(chǎn)需求，在相同帶材上進(jìn)行不同工件及批次的混合生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)串接式加工，41液力拉深技術(shù)傳統(tǒng)的拉深模具由剛

7、性凸模、壓邊圈和凹模構(gòu)成。拉深過(guò)程中，凸模底部材料幾乎不發(fā)生塑性變形，坯料的主要變形區(qū)是凸緣區(qū)。該區(qū)材料在周向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力作用下發(fā)生塑性變形并被逐漸拉入凹模內(nèi)，轉(zhuǎn)化形成筒壁。液力拉深技術(shù)是在原理和方法上不同于傳統(tǒng)拉深方法的一種新技術(shù)，包括液力深拉深和液力正拉深兩種。液力深拉深利用壓力介質(zhì)(大多是油水乳劑)進(jìn)行成形，主要在雙動(dòng)液壓機(jī)上完成。液體介質(zhì)一般為油或水。由于成形過(guò)程中拉深凸模壓入液壓腔而產(chǎn)生向各個(gè)方向起作用的反壓力，并將要成

8、形的坯料始終緊壓在凸模表面上，因此加大了凸模與坯料之間的附著摩擦，不僅使拉深力大大提高，而且成形件的精度很高，也利于減少回彈；此外，由于板材不是在剛性圓角上進(jìn)行拉深，而是通過(guò)液體間隙的壓力被拉深，因而成形件應(yīng)力分布均勻，表面質(zhì)量高。液力正拉深是利用壓力介質(zhì)(大多是油水乳劑)進(jìn)行成形的。由于板坯不與凸?；蛘甙寄ＤΣ?，而是通過(guò)液壓乳劑將板坯擠壓到凸模上，因此不僅模具磨損度小，模具的耐用度高，而且工件可達(dá)到較理想的表面質(zhì)量。此外，由于使用液力

9、正拉深工藝費(fèi)用低于傳統(tǒng)工藝，用一套模具可以加工各種材料和任何厚度的板材，模具費(fèi)用大為降低。42內(nèi)高壓成形液壓式內(nèi)高壓成形技術(shù)與其他沖壓成形技術(shù)相比，有幾項(xiàng)明顯優(yōu)點(diǎn)：（1）在成形過(guò)程中可一次加工出頂蓋板、門框等大型復(fù)雜幾何形狀的工件；（2）因?yàn)橐后w在成形過(guò)程中冷卻作用，使工件被“冷作強(qiáng)化“，從而獲得比一般沖壓加工更高的工件強(qiáng)度，這使得允許采用更薄的板材，使工件更輕量化；（3）工件外表板面只與壓力液體接觸，加壓過(guò)程較平緩，零部件成形變化均勻

10、，可獲得勻稱的壓力分布，獲得更好的平滑外表面；（4）沖模和工具費(fèi)用可下降40%，特別可降低凸型零件加工的節(jié)拍時(shí)間，約為0.10.5MIN，這在特種成形工藝中是較短的，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。目前，寶馬汽車公司的儀表板支撐梁以及大眾汽車公司2，O1—16V_4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的制造都采用了內(nèi)高壓成形技術(shù)。43電磁成形利用通電線圈產(chǎn)生的電磁力的電磁成形工藝，是目前頗有前途的另一種新型加工手段。當(dāng)線圈通入交流電時(shí)。數(shù)微秒內(nèi)建立起磁場(chǎng)，使金屬工件尤其

11、是導(dǎo)電率強(qiáng)的銅鋁材質(zhì)感生出電流，感生出電流，感生電流又將受到磁場(chǎng)力作用，使工件產(chǎn)生張力與凹模吻合而迅速成形。當(dāng)線圈在工件內(nèi)時(shí)，電磁力將使工件外張成形；當(dāng)線圈平面平行于板件放置時(shí)，電磁力將使工件拉伸成形。其突出優(yōu)點(diǎn)一是加工成形迅速、工效高，二是常用于金屬與非金屬的連接，可取代粘接或焊接；其三是不消耗輔助材料如潤(rùn)滑油脂等，有利于環(huán)保。5.沖壓工藝改進(jìn)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)，是在考慮沖壓操作方便、安全、模具結(jié)構(gòu)合理、工件及廢料