汽車制造四大工藝之沖壓工藝

賀勤政

汽車制造四大工藝之沖壓工藝

賀勤政

隨著社會的發展進步，國民生活水平大幅提高，相應的汽車保有量也迅速增加，由于汽車工業具有很強的產業關聯度，汽車行業已成為我國的支柱產業。在汽車制造行業中，沖壓、焊接、涂裝、總裝合為四大核心技術（即四大工藝），而沖壓工藝作為四大工藝的重中之重，它影響著剩下的三大工藝，所以是本論文的重點。

沖壓技術在汽車制造業中的地位

汽車生產過程中大概有60～70%的金屬零部件是經過塑性加工成形，而沖壓成形是金屬塑性成形最重要工藝，也是最基本、傳統的金屬加工工藝之一。如汽車車身上的各種覆蓋件、結構件、加強件和小支架等，另外還有汽車零部件，如排氣彎管及消聲器、油底殼、空心凸輪軸、框架結構件、發動機支架、橫縱梁等等，都往沖壓工藝精密性、高效節能、多功能、安全清潔的方向發展，對于沖壓工件的制造工藝質量及精度，直接影響著汽車制造質量及制造成本。所謂沖壓工藝性是指沖壓件對工藝品的適應性，即所設計的沖壓件在尺寸大小、尺寸精度與基準、結構形狀等是否符合沖壓加工的工藝要求。而且現代汽車制造大量使用卷料、薄殼式整體車身結構的高強度鋼板與鍍鋅鋼板，都要求應用沖壓新工藝。

沖壓加工成形技術是影響汽車車身制造水平的關鍵因素之一，美國專家曾在一條汽車裝配線上對50多個個案進行實地分析表明，造成車身尺寸誤差變動的諸多原因中，沖壓件本身尺寸造成的積累誤差占23%，其主要原因是傳統的基于經驗和原有低水平工藝基礎上的模具設計與制造。

沖壓工藝的特點及沖壓工序的分類

沖壓是一種金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料施加壓力，使板料產生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件（沖壓件）。沖壓工序按加工性質的不同，可以分為兩個大類型：分離工序和成形工序。

沖壓工藝的概念及特點

沖壓采用的是壓力機或其它沖壓設備對模具上的材料進行沖壓，使模具上的材料發生塑性變形或分離，最終得到想要的零部件，即沖壓件。這種加工方法就是所謂的沖壓工藝。沖壓工藝一般的工作環境是在常溫下進行，對模具上的材料進行冷變形加工，而通常采用的是板料來加工成零部件，所以有稱冷沖壓或者板料沖壓。沖壓是材料利用壓力或塑性加工工藝，是材料成型工程的一種技術。

沖壓用的模具為沖壓模具，簡稱沖模。利用沖壓設備對沖模上的材料進行沖壓，是一種批量生產的工具。沖模是整個沖壓工藝中的重中之重，如果沒有合格的沖模，就沒有辦法進行批量生產。沖壓工藝三要素：沖模、沖壓設備、材料。

只要有合適的沖壓設備、合格的沖模及符合要求的材料，就能批量生產出所需要的合格零部件，即沖壓件。

沖壓加工相對于其他機械加工及塑性加工，它有獨特的優點，具體如下：

由于沖模的精度高及壽命長，沖壓出來的零部件互換性好，且批量生產質量穩定，能夠滿足主機廠大批量、高質量的生產任務；沖壓加工的零部件尺寸范圍廣，復雜程度可易可難，沖壓材料是在常溫下進行，產生的是冷變形，能夠保證其強度及剛度；沖壓工藝成本低，能耗小，產生的廢料也少，是一種低成本的成形工藝，廣泛應用于各大生產廠商；沖壓加工操作方便，根據成本高低，可選擇實現機械化或自動化。沖壓主要是利用沖壓設備和沖模來完成加工的，一般的壓力機的行程次數可以達到每分鐘幾十次，高速壓力機的行程次數能夠達到每分鐘數百次甚至千次以上，單個行程即可得到一個標準的沖壓零部件，可想而知，沖壓工藝的效率有多高。

相比較其他加工工藝，沖壓工藝是一種低成本、高質量、高效率、高產能及環保清潔的加工工藝。

但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益。

材料、模具和沖壓設備是沖壓工藝的三大要素。為了獲得質優價廉的沖壓件，必須具備優質的板料、先進的模具和性能優良的沖壓設備。此外，還應根據板料的成形特點和變形規律，制訂合理的工藝程序并適時對模具或沖壓設備進行技術改進。

沖壓工序的四個基本工序

沖壓加工中為滿足沖壓零件的形狀、尺寸、精度批量、原材料性能等不同方面的要求，所采用的工序也不同。下面介紹沖壓工序分類。

沖壓基本工序

沖壓基本工序有四種：沖裁、彎曲、拉深、局部成形工序。

沖裁工序：使板料實現分離的沖壓工序。

彎曲工序：使板料沖壓成一定曲線或角度的一種沖壓工序。

拉深工序：根據沖模形狀，將板料加工成空心零部件或將空心零部件再進一步加工的沖壓工序。

局部成形工序：利用沖壓設備對沖模上的零部件進行局部校平、翻邊等成形工序稱為局部成形工藝。

分離工序和成形工序

根據材料的變形特點可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。

分離工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到強度極限以后，使坯料發生斷裂而產生分離。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，其目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，如表1所示。

成形工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，使坯料產生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度沖壓件的加工工序。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓、脹形、縮口等，目的是使沖壓毛坯在不被破壞的條件下發生塑性變形，并轉化成所要求的沖壓件形狀。有關沖壓工序的詳細分類與特征，見表2所示。

表1 分離工序分類

表2 成形工序分類

在實際生產中，為了提高生產效率和產品質量，往往以復合工序的形式出現。如落料沖孔、落料拉伸、修邊沖孔工序等。

（作者單位：廣東寶龍汽車有限公司）