| 标题 | 影响车身覆盖件冲压成形技术浅究 |
| 范文 | 李陶胜 何莉 邹燕 摘 要：未来汽车车身覆盖件及覆盖件模具制造领域将怎样通过新技术革新来提高冲压成形工艺合理性设计，以此减少对模具调试的工作量，缩短生产周期、降低工人的劳动强度，提高企业生产效能降低企业的生产成本。 关键词：车身覆盖件；冲压成形；机械性能指标；拉深成形性能。 随着汽车工业的迅速发展，未来汽车车身覆盖件及覆盖件模具制造领域将怎样通过新技术革新来提高冲压成形工艺合理性设计，以此减少对模具调试的工作量，缩短生产周期、降低工人的劳动强度，提高企业生产效能降低企业的生产成本，因此研究车身覆盖件成形技术有着十分必要的现实意义。 1 通过实际生产和理论研究发现车身覆盖件冲压成形性能的好坏主要包括以下两个方面 1.1 首先是成形极限 那么什么是身覆盖件冲压件成形极限？即能达到的车身覆盖件最大程度上的变形度或者说在冲压成形过程中的最多變形量称之为成形极限。而影响成形极限的主要是车身覆盖件材料本身的变形系数以及在冲压过程中的工艺有着十分密切的联系。如果是为了要提高车身覆盖件的成形极限能力，则一定得提高材料的塑性变形能力，增强抗拉、抗压强度。 1.2 其次是成形质量 车身覆盖件表面特征在于冲压件质量，其质量主要包括车身覆盖件的冲压成形尺寸形状精度保证、厚度变化情况、表面质量是否光滑等，以及车身覆盖件冲压成形后材料本身的物理性能和机械性能两个方面。 从另一方面来分析，车身覆盖件材料本身的塑性变形和弹性变形并不是相互独立的，而两者之间是相辅相成的关系，不可能相互独立存在。车身覆盖件材料制作的尺寸和形状精度都受到其材料的弹性变形的影响。所以，怎样把握好弹性变形规律从而实现控制弹性变形量是非常重要的因数之一。 另外还有很多因素都会影响车身覆盖件的表面质量，例如原材料的表面状态、晶粒本身大小和模具对冲压件表面的擦伤等等一系列因数。 2 车身覆盖件冲压性能试验及材料特征值 研究车身覆盖件冲压性能及实验方法，目的是可以超越目前市面上现有的技术而采用更简便更实用的方法，做到快、精、准地对车身覆盖件板料冲压性能进一步认证和提高，以此可以确定板料生产部门的质量和使用部门之间的交接验收标准，有利于生产、销售、冲压、使用、回收再利用的有效循环；还可以利用其性能进行分析和判断冲压过程中出现的与车身覆盖件板料性能有关的一系列可能遇到的质量问题，对出现的问题我们要找出其出现问题的原因，列出解决问题出现的措施和解决问题的对策，同时还可以根据车身覆盖件冲压件的形状特点和冲压成形工艺对车身覆盖件板材冲压成型的诸多条件和要求，从而做出对车身覆盖件原材料的种类与牌号的选取决定，因此为研究生产制造具有较高且能满足冲压性能的新型车身覆盖件材料提供研究方向和鉴定方法。 车身覆盖件板料冲压性能的试验方法多种多样，一般通常情况下我们将其归纳并分为三种类型：即力学试验、金属学试验和工艺试验，通常我们把金属学实验也称作间接试验，工艺实验也称作直接实验。通过以上各种试验方法我们得到的车身覆盖件材料特征值如下。 （1）力学试验。①通过简单的单向力学拉伸试验我们得到以下试验值，如：屈服点σx、抗拉强度σb、屈强比σx/σb、屈服伸长率δs、均匀伸长率 δu、总伸长率δ、均匀宽度应变u、断口宽度应变、极限变形能力εf、硬化指数n与各向异性系数r值Δr等。②通过双向力学拉伸试验我们得到以下试验值，如：硬化指数值、延性T值、各向异性系数x值等。 （2）金属学试验，它是用以确定金属材料的硬度HR、表面粗糙度Ra、化学成分和晶粒度grain size等。 （3）工艺试验，从根本上来说它是用以模拟实际生产中的冲压成形工艺为方法，以此来测量出车身覆盖件所对应的一系列相应的工艺参数。如：Swift的拉伸试验测出极限拉深比LDR、TZP试验测出对比拉深力的T值；Erichsen试验测出极限胀形深度Er值；K·W·I扩孔试验测出极限扩孔率λ；福井伸二的球底锥形件拉深试验测出CCV值等。 3 对车身覆盖件板料冲压成形性能影响较大的机械性能指标有以下几项 3.1 车身覆盖件材料机械性能对车身覆盖件板料冲压成形的影响 （1）屈服点σs。 σs小，车身覆盖件材料很容易屈服，成形后回弹率也微乎其微，非常小，因此该车身覆盖件材料贴膜性和定形性能非常好。另外σs还影响车身覆盖件零件表面粗糙度、硬度、晶粒度等质量。当车身覆盖件的板料在拉伸时出现拉伸曲线停顿现象，在屈服阶段会出现台阶状结构，零件表面就出现不平整的现象，即车身覆盖件板料表面的滑移痕迹。 （2）屈强比σs/σb。 σs/σb对车身覆盖件板料成形性能有着至关重要的影响。一般情况下σs/σb比值越小，则σs与σb之间差值就会越大，表示车身覆盖件的材料允许其塑性变形区间值就越大，说明该材料的极限变形程度也越高，可以减小工序次数缩短生产周期，提高生产效率。所以，材料的冲压性能的好坏和σs/σb是成反比，直接影响车身覆盖件质量的好坏。 （3）延伸率。 在做单向拉伸试验的时候，我们技术人员必须要考虑均匀延伸率δu；和总延伸率δ，这两者分别出现在颈缩之前和试样拉断之前。通常情况下，δu和δ与车身覆盖件板料的塑性变形程度及抗破裂性是成正比的。试验进一步表明，延伸率越大，扩孔性能和“拉深-胀形”复合成形性能也越好。 （4）硬化指数n。 n表示车身覆盖件板料在塑性变形过程中的硬化程度。n值大，在塑性变形冲压过程中车身覆盖件板料局部变形程度增加就会使该处的变形抗力增大，从而可以弥补在该处因截面积减小而引起的承载力差的能力，可以阻止其局部集中应力变形的逐步发展。这一点对对于伸长类变形来说是有利的。 3.2 工艺参数对车身覆盖件板料在冲压成形实际生产中的影响 在工厂里冲压成形的实际工序生产中，对车身覆盖件板料的冲压，采用不同的冲压工艺参数对车身覆盖件板料塑性成形后的产品质量有着至关重要的意义。采用优选的合理的冲压成形工艺参数，可以提高弯曲、拉深、胀形、翻边等塑性变形的均衡性，降低了对车身覆盖件板料性能的要求，从而导致降低车身覆盖件在冲压成型工序中的生产成本。 3.3 车身覆盖件板料在冲压工序中工艺参数对其塑性成形的影响 （1）凸凹模圆角半径。 凹凸模是车身覆盖件冲压成形中必不可少的工装，而凸凹模各个过渡圆角半径的大小将决定车身覆盖件板料的拉延成功与否。车身覆盖件板料拉延的缺陷中最为常见的就是起皱和拉裂这两种。若凸模圆角和凹模圆角半径过小时就会增大车身覆盖件板料在冲压成形中的拉延系数，使得车身覆盖件板料在冲压成形时增加其塑性变形的阻力，此时车身覆盖件在冲压过程中总的拉延力无形中就增大了，从而冲压成形模具的使用寿命也随之缩短。相反，凸模圆角和凹模圆角半径过大时，尽管加大了车身覆盖件板料在模具中的流动性，但是车身覆盖件板件在冲压成形过程中的压边刘会减小，导致车身覆盖件表面很容易起皱和线痕现象的发生，由此看来，凸凹模圆角半径大小直接影响车身覆盖件板料变形、拉延等因素。 （2）坯料的大小。 当车身覆盖件结构不对称时，因此法兰边的大小将成为直接影响车身覆盖件拉延质量的好坏。当法兰边过大时，拉应力毫无疑义就会增大，导致车身覆盖件板料在加工过程中易于破裂；当法兰边较小时，拉应力也毫无疑问地随之减小，导致车身覆盖件板料的流动性增强，加工过程中易起皱。 （3）摩擦和润滑。 摩擦力的大小由润滑条件直接决定，因此润滑的好坏将直接影响车身覆盖件拉延的成功率。在车身覆盖件板料的塑性成形生产过程中，板料表面每一个点和模具对应的每一个点之间的表面是相互直接接触的，而在冲压成形过程中两者是相互运动并产生很大的摩擦力，而摩擦力的产生恰恰又增大了车身覆盖件在冲压成形生产过程中的拉应力，导致车身覆盖件板料在冲压过程中容易产生破裂或不均匀的表面现象。 （4）压边力。 在车身覆盖件冲压成形过程中压力过大造成模具的损伤，导致模具寿命会降低，增加开模费用，反之压力过小在产生过程中容易起皱，车身覆盖件板料拉延成形质量也就会下降，影响车身覆盖件的使用寿命。所以，在车身覆盖件板料冲压成形中，压边力过大或过小将直接影响车身覆盖件成品质量的高低，它是控制车身覆盖件板料在冲压成形模具中流动的重要工艺参数之一。 （5）模具间隙。 在车身覆盖件冲压过程中如果凸凹模间隙调整不当，车身覆盖件在冲压成形时的质量会严重不良，有时甚至会产生比较严重的影响。故在调整模具间隙时，一定要考虑到其间隙大小是否合适。 4 车身覆盖件板料成形工艺参数的控制措施 车身覆盖件冲压成形质量的好坏是受多个加工参数的影响，首先离不开模具的设计和制造本身的质量、其次是车身覆盖件设计工艺参数、再者就是选择车身覆盖件板料质量等。 4.1 选择合适的车身覆盖件板料 车身覆盖件板料的选择是冲压成形好坏的首要因数，对所选的板料要分析其在冲压成形中的成形性能。 对于车身覆盖件应以拉延变形为主，将重点放在板料的拉延成形性能上。不同的变形零件，选取不同的分析方法，以获得最佳的板料的性能。 4.2 合理的工艺补充设计 尽管在车身覆盖件冲压拉延完成后，所述的工艺补充面不发挥任何作用，但是车身覆盖件在拉延生产中，工艺补充面起到了至关重要的作用。因此为了提高车身覆盖件板料的有效价值，而对于车身覆盖件的工艺补充面能減小则尽量减小，当然在减小工艺补充面之前应考虑车身覆盖件能否顺利完成冲压成形至关重要。同时车身覆盖件板料的流动性的变形阻力也受凸凹模圆角大小的制约，凸凹模圆角大变形阻力低，材料易于冲压成型及拉延，而圆角小则阻力大。压边力过大时，进料阻力明显就会增加，这样可以起到防止起皱缺项的发生，可提高车身覆盖件板料拉延件的刚性；相反，进料阻力过小时，这样就降低了抗起皱风险，但可提高抗破裂的能力。 4.3 进行合理的润滑 在车身覆盖件板料料与凹模接触时，摩擦力较大，表面因磨损造成不良，在凹凸模与板料之间涂抹一层润滑剂后，凹凸模与板料之间形成一层油膜，当板料与凹凸模相互运动时，板料与凹凸模不会直接相接触，减小摩擦而增加了车身覆盖件板料的流动性，减少产品破裂的几率。 综上所述，可以得知关于车身覆盖件板料冲压成形的研究，至今也是一个需要不断完善补充的研究领域。 |
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