鈑金件沖壓工藝改進(jìn)

蔡中偉

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 安徽合肥 230000

鈑金件指的是板材厚度比其長(zhǎng)度小得多的板材。由于其特殊的幾何結(jié)構(gòu)和較小的厚度，體積小、重量輕、易切割，可用于制造生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的大型復(fù)雜零件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)鈑金件進(jìn)行加工，能夠使其在性能和結(jié)構(gòu)形態(tài)上滿足各種機(jī)械制作的需求，從而加工完成最終產(chǎn)品。21世紀(jì)，隨著制造工藝要求不斷提高，為不斷對(duì)鈑金件進(jìn)行優(yōu)化，必須重點(diǎn)解決其優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，并落實(shí)到鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

1 鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、準(zhǔn)則以及主要注意問題分析

1.1 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

鈑金通常指的是手工或通過模具沖壓薄金屬片，使其發(fā)生不可恢復(fù)原狀的塑性形變，從而得到人們所需要的形狀和尺寸。之后，可以進(jìn)一步通過焊接或機(jī)械加工形成更復(fù)雜的部件。在滿足產(chǎn)品功能的前提下，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足一些基本要求，如易于加工、外形美觀、造價(jià)低廉，等等。以電器柜門為例，不同的安裝方式所需要的鈑金件結(jié)構(gòu)就不同，如內(nèi)嵌式的門鈑金件要比外掛式的薄。總而言之，沒有特定的鈑金件結(jié)構(gòu)，只有根據(jù)要求而設(shè)計(jì)的鈑金件，這既是鈑金件的特點(diǎn)，也是其設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1.2 鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及注意問題

鈑金件一般用于車身的骨架或設(shè)備的外殼，所以選擇鈑金件的材料非常重要，選擇得當(dāng)，不僅有利于加工，還可以在保證強(qiáng)度的前提下降低成本。為保證板材的利用率，同一零件結(jié)構(gòu)的最大厚度不超過三種規(guī)格。與此同時(shí)，應(yīng)避免零件和原料尺寸大小相同，通常而言，市場(chǎng)板材并不方正，即便兩者外形大小極為類似，也要避免直接使用以免影響實(shí)際運(yùn)用。對(duì)于孔的設(shè)計(jì)，除滿足產(chǎn)品需求外，還應(yīng)符合加工方便的特性、不影響工序，且外觀要美觀。而且，盡量避免將方孔打到彎曲根部，這是因?yàn)榘宀膹澢螅宓睦鞂?huì)使孔變形。可以通過不同的方法實(shí)現(xiàn)螺孔加工，諸如直接攻、翻邊攻絲等工藝。需要注意，為防止出現(xiàn)翻邊孔與板材之間距離過小，從而導(dǎo)致板材發(fā)生塑性形變，影響加工效果，要按照最小值進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于折彎件上的孔邊距，為防止出現(xiàn)孔的彎曲變形，應(yīng)在變形區(qū)外設(shè)置孔的位置，同時(shí)在設(shè)計(jì)折彎死邊時(shí)，要把握好死邊長(zhǎng)度與材料的厚度之間的關(guān)系，通常而言，死邊最小長(zhǎng)度L＞3.5t+R，其中，板材厚度為 t，最小內(nèi)折彎半徑為R，對(duì)于板材厚度在2.5mm以上的鈑金件其寬度設(shè)計(jì)為1～1.5t的范圍[1]。

2 實(shí)例分析

2.1 沖壓件工藝分析

該零件屬于濾清器上的典型零件。零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所有尺寸均符合冷沖壓加工，對(duì)零件厚度變化無特殊要求，總高度可通過模具保證。本產(chǎn)品生產(chǎn)中采用寶鋼電鍍鋅板DX2-0.5。

2.2 工藝方案的改進(jìn)

原工藝步驟：落料拉伸、二次拉伸、成型、切邊翻邊、沖孔、翻孔。現(xiàn)將工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用工序Ⅰ落料拉伸，工序Ⅱ成型，即可加工完成。改進(jìn)的重點(diǎn)是拉伸成型后，當(dāng)拉伸到一定高度時(shí)，沖孔，然后從孔內(nèi)部走料，提高材料利用率；將原來繁瑣的工序進(jìn)行簡(jiǎn)化，明顯提高生產(chǎn)效率。通過對(duì)加工工藝的改進(jìn)，提高了材料利用率和生產(chǎn)效率，降低了加工周期，節(jié)約成本。3 零件工藝計(jì)算工序Ⅰ：落料拉伸，當(dāng)拉伸到的一定高度時(shí)沖孔，然后繼續(xù)拉伸從凸臺(tái)沖孔位置走料，外緣直徑不變，直至拉伸至工藝高度；工序Ⅱ：成型，加工至圖紙要求。改進(jìn)的重點(diǎn)是拉伸成型時(shí)，當(dāng)拉伸到一定高度時(shí)，沖孔，然后從孔內(nèi)部走料，提高材料利用率；將原來繁瑣的工序進(jìn)行簡(jiǎn)化，明顯提高生產(chǎn)效率。本次采取由后向前逆向計(jì)算方法。

（1）依據(jù)材料中性層表面積不變?cè)瓌t，首先計(jì)算工序Ⅱ完成后零件的中性層表面積S5：

將工序Ⅱ分解三個(gè)動(dòng)作表示：

（1）翻孔前表面積 S4：

（2）成型前表面積 S3

（3）翻邊前表面積 S2

（2）計(jì)算工序Ⅰ表面積分兩個(gè)動(dòng)作，先拉伸高度至11，沖孔Φ18后表面積S1，此后從沖孔的內(nèi)部走料，外凸緣直徑不在變化，繼續(xù)拉伸至工藝要求高度表面積S2，工序Ⅰ完成。

經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，拉伸高度 11 可行，理論拉伸最大高度 6.5~7左右；沖孔 Φ18 后從內(nèi)部走料至 Φ29.3，材料不會(huì)開裂。落料經(jīng)計(jì)算取 Φ115.5。（3）由工序Ⅰ到工序Ⅱ采取表面積逐漸減小的的方式設(shè)計(jì)，保證每一步有足夠的材料，零件不會(huì)破損，鍍鋅層不脫落；在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，有助于上、下工序的銜接，可避免出現(xiàn)拉伸疲勞、褶皺等制造缺陷：

3 結(jié)語

鈑金沖壓件在生產(chǎn)工藝成熟且過程可控的情況下，應(yīng)持續(xù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，可明顯提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益[2]。