談汽車沖壓件成形及其缺陷分析

馬國禮

【摘 要】沖壓加工在國民經濟各個領域應用范圍相當廣泛，關系我們生活的方方面面，在工業生產過程中，也得到普遍的運用。冷沖壓是汽車制造過程的一個重要環節，外覆蓋件作為車身外表面零件，表面不允許有皺紋、凹痕等缺陷，骨架件形狀復雜，用于提高車身的剛性，并連接或固定內飾件及其它零件。針對沖壓加工過程中出現的質量缺陷，需要針對不同情況，加以區別對待。同時，隨著新工藝，新材料、新技術的出現，必將進一步提高沖壓件質量。基于此，本文主要對汽車沖壓件成形及其缺陷進行分析探討。

【關鍵詞】汽車沖壓件；成形；缺陷分析

1.前言

汽車沖壓件的沖壓包括了兩部分，一部分是把材料從板料上面裁剪下來，需要保證用最少的材料可以沖壓出汽車需要的沖壓件，另一部分就是把材料進行沖壓，制作出我們需要的汽車沖壓件。在這個過程中需要采用不同的沖壓工藝手段，每個過程都有其缺陷，在這里我們進行分析，提醒制作方在沖壓時需要注意的地方和改進的方向。

2.沖壓件成形的過程

汽車的沖壓件是通過對板料進行切割并且利用模具對材料進行加壓，拉伸等等各種過程將普通的材料進行塑形變形，最終形成具有一定的形狀、尺寸和功能的汽車沖壓件，這些沖壓件在后期進行汽車的拼裝最終成為汽車的零件，可以說它們在車的結構中占有很重要的比例。這些沖壓件包括了汽車的外部結構零件和內部結構零件，外部結構零件因為拼成了車的外身，所以要求不僅僅是功能上要抗壓能力強還要大氣美觀，不能有皺紋、凹凸的痕跡，不能有拼接處不平而凸起等等不足，內部零件要求非常精密，保證汽車的質量安全，這些都對汽車沖壓件的成形提出了較高的要求。

3.沖壓件質量缺陷

3.1凸凹模間隙引起的沖裁斷面質量缺陷

影響沖裁斷面而引起質量缺陷的主要原因是沖裁間隙。在沖壓件加工過程中，沖裁間隙主要是由材料厚度、材料材質、初沖截材料的供應狀態、潤滑方式等等因素影響。由于生產過程中，沖壓件設計精度要求、生產條件不同，在實際加工時，無法確定一個統一的間隙值。沖裁間隙對沖壓件沖裁斷面的質量、模具使用狀況、沖壓精度、力能消耗等多個工藝參數有較大的影響，因此，需要我們根據沖壓件毛刺大小、沖壓斷面殘余應力大小、模具使用時間的長短，來確定一個最佳間隙值，作為生產的一個指導值，從而保證沖裁斷面質量。

3.2凸凹模質量缺陷引起的沖裁斷面質量缺陷

在沖裁斷面時，若其所用刃口磨損，往往導致沖裁斷面周邊有二次剪切出現，因為裂紋產生的滯后的原因，有較高且薄的毛刺產生。再者因為在使用過程中，局部刃口塌邊的出現，使局部出現超差間隙，從而沖壓件出現高度不均、毛刺根部R增大。而導到局部刃口塌邊出現，往往是因為局部刃口磨損或者是刃口熱處理效果不良所到，需要對刃口做修復處理后，再開始生產作業。當全錐度凹模研磨超差或凹模垂直度降低時，也都會導到沖裁斷面出現質量問題，一般表現為斜度變大、出現塌角等。當凸凹模硬度過高或定心嚴重超差時，容易出現卷刃和引起凸凹模局部缺口，這些，都直接導致沖裁面凸凹形線條出現。凹模孔表面精度是否達到設計要求，避免因粗糙面的存在，導致沖壓件質量缺陷。

3.3其他質量缺陷引起的沖裁斷面質量缺陷

這方面主要關注：凸凹模是否緊固，防止其出現松動導致沖裁出現塌角、毛刺等；潤滑劑選用應按設計要求，同時不出現缺失；凸凹模保持干凈，無異物附著或要切屑粘連；從而防止凸凹模發熱膨脹卡死而損傷凸凹模；卸料板與凸模間隙正常，否則容易導致凸模回位時上拉使制件產生卷邊。凸凹模定心是否超差、導向裝置裝配不好或松動等；在沖壓件加工過程中，出現的質量問題的原因歸納起來主要有以下幾點：（1）原材料質量低劣；（2）沖模的安裝調整、使用不當；（3）操作者沒有把條料正確的沿著定位送料或者沒有保證條料按一定的間隙送料；（4）沖模在使用過程中，其自身工作零部件磨損、間隙變化等；（5）沖模在使用過程中，緊固件松動，沖模安裝位置產生位移；（6）沒有按操作規程進行操作或因操作者經驗、技術方面的欠缺；

4.沖壓件形狀缺陷

4.1沖壓件翹曲

沖壓件翹曲主要由于加工沖壓過程中，有間隙作用力和反作用力不在一條線上產生力矩。如凸凹模間隙過大及凹模刃口帶有反錐度時，或頂出器與工件接觸面積太小時產生翹曲變形，均容易產生沖裁件產生翹曲變形。卷材未矯平和所加工材料的各向異性導致致產生沖壓件翹曲的，可采取措施將加工材料壓緊后，再進行沖壓作業。當剪切角設計過大或剪切角合理搭邊太小，也會導致沖壓過程中出壓沖翹曲變形，這需要對剪切角做修正設計，適當增加搭邊寬度進行解決。在對中、厚板料沖壓時，為防止翹曲變形，建議使用板厚1/3～1/4的沖裁行程的剪切角斜刃模，從而提高沖壓件質量。

4.2沖壓件扭曲

在沖壓件加工過程中，由于沖裁力的影響，往往導致加工件扭曲的缺陷產生。這是由于在沖裁過程中，沖裁間隙不合理導致加工材料靠凸模側受壓縮力作用，而凹模的一側受拉伸力作用所致。沖裁作業時，可用卸料板對加工材料進行壓緊，然后再進行沖裁作業，從而防止靠近凹模側的材料翹曲，同時，材料在加工時受力發生相應變化，靠凸模側之材料受拉伸（壓縮力趨于減小），而凹模面上材料受壓縮（拉伸力趨于減小），從而防止沖壓件扭曲。針對帶狀材料剪切時，容易出現扭歪導致不規則變形，針對這種情況，要采取有卸料板、頂料桿的落料模做進一步的解決。在使用落料模的時，因斜刃剪切角偏大，也容易產生扭曲變形。針對這種情況，要可更換成噸位較大的壓力機械，同時，減小剪切角進行解決。如果因為不均勻間隙產生的扭曲變形，則需要對刃口做進一步修正。遇到不能均勻落料的凹模加工時，需要他細觀察沖壓件的沖裁斷面，通過修正后角加以解決。

4.3毛刺

在將沖壓件材料從板料里切割下來時，在材料的邊緣經常會出現許多的刺狀物，它們有的很薄有的較厚，但都會比較高，比較明顯，這就是在材料切割中經常出現在切割后的材料切割邊緣的毛刺。毛刺的產生有兩種情況，一種是因為進行切割的機器的凹凸模之間的間隙過大，導致切割處不在同一線上而出現了高且厚的毛刺；另一種狀況是凹凸模之間雖然是有間隙的，但是并不大或者是因為長期的使用而使刀刃磨損，這樣會出現高但是薄的毛刺。因此我們要調整好凹凸模的間隙，定期對刀刃進行檢查，磨損了的刀刃要進行研磨。

5.結語

汽車沖壓件在汽車配件中占有很大的地位，不僅僅是因為它幾乎包括了汽車的整個結構，而且對于汽車的性能也有一定的提高。汽車的沖壓件包括了汽車外部的車身還有汽車內部的一些結構，這些都要求我們在汽車的沖壓件上要認真對待。汽車的沖壓件雖然有許多的好處，但是同樣的也有許多的缺陷，這些缺陷需要我們去攻克，在汽車沖壓件的制作過程中去考慮，注意和避免，這樣才能夠更好的幫助汽車提高自身的抗壓能力和整體車身的協調性。

參考文獻：

[1]向雄方.車身后門中間加強板沖壓工藝研究[J].模具工業，2008，34（12）：31-33.

[2]向雄方.車身制件翻邊整形模設計研究[J].模具工業，2009，35（2）：33-36.

[3]張永波，徐西松，王廣業.汽車骨架類零件成形工藝數值模擬分析與優化[J].模具工業，2008，34（11）：30-33.

[4]劉天驥.沖壓件缺陷及消除方法[M].重慶：重慶大學出版社，2011.endprint