汽車沖壓件成型過程中常見缺陷及分析

馬文彬

煙臺(tái)中瑞汽車零部件有限公司 山東煙臺(tái) 264000

汽車在制作的過程中往往是先進(jìn)行零件的沖壓和制作，最后再進(jìn)行組裝拼接，這樣一輛汽車就制作完成了，而汽車的沖壓件在汽車中占有很大的比例，汽車大部分的零件都是沖壓件。雖然汽車沖壓件有許多的好處，但是同樣的也有自己的缺陷，這些缺陷大多是在成形的時(shí)候產(chǎn)生的，所以我們需要對(duì)汽車沖壓件的成形和缺陷進(jìn)行合理的分析，以方便我們?cè)诤竺孢M(jìn)行改進(jìn)[1]。

1 沖壓件成形過程

汽車沖壓件是裁剪板材，并對(duì)其進(jìn)行拉伸、成形等工藝獲得特定形狀、規(guī)格以及職能的汽車零部件，是汽車制造的重要組成部分，對(duì)整車裝配質(zhì)量具有決定性影響。汽車沖壓件主要有外部結(jié)構(gòu)件與內(nèi)部結(jié)構(gòu)件兩大類。前者主要用于汽車外車身組裝，在外觀美感以及抗壓性能上具有較高要求，不允許表面出現(xiàn)皺紋、凹痕等缺陷，甚至連焊接接縫都要保持平滑；后者則屬于結(jié)構(gòu)性部件，其加工質(zhì)量直接影響汽車的整體安全性能。

2 沖壓件成形的特點(diǎn)

2.1 沖壓工藝性好

沖壓件在成形的時(shí)候大多是采用的冷沖壓，這種沖壓的方法非常的普遍，并且具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如說在良好的沖壓下，經(jīng)過精密的加工可以得到許多用其他方法沒有辦法得到的零件，它們大多形狀非常的復(fù)雜，或者說很小巧精致，這些都是其他制作方法無法很好的做到的[2]。

2.2 質(zhì)量得到保證

利用沖壓制作的零件和汽車部件一般質(zhì)量都比較高，因?yàn)樗遣捎脵C(jī)器進(jìn)行的加工，所以它在大小尺寸上精確度很高，并且不會(huì)出現(xiàn)第一個(gè)沖壓得到的部件質(zhì)量高，形狀好且尺寸精確，但是下一個(gè)沖壓得到的部件卻缺胳膊少腿，尺寸和要求的不符合的現(xiàn)象，質(zhì)量比較穩(wěn)定，一致性較高。汽車的沖壓件多是對(duì)金屬材料進(jìn)行塑性變形，把普通的金屬材料通過沖壓制作成汽車的零件，保證了汽車的零件都是金屬材質(zhì)，汽車的質(zhì)量也得到了保證。

2.3 成件效率高

在對(duì)金屬材料進(jìn)行沖壓制作汽車沖壓件時(shí)，材料大多是整塊的金屬材料，只要我們進(jìn)行好規(guī)劃，利用壓力機(jī)進(jìn)行沖壓的時(shí)候可以合理的利用幾乎所有的金屬材料，可以避免人為操作的時(shí)候因?yàn)椴酶畹拇笮〔环弦笮枰M(jìn)行再次切割而導(dǎo)致的材料浪費(fèi)。這樣就大大的節(jié)約了材料的使用，降低了成本和浪費(fèi)，提高了材料的利用率。并且汽車沖壓件的生產(chǎn)效率大大提高，機(jī)械化的生產(chǎn)不僅安全經(jīng)濟(jì)，而且質(zhì)量較高。

3 沖壓工藝分類及缺陷分析

沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使汽車配件沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉伸、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。對(duì)于汽車覆蓋件來說，表面質(zhì)量尤為重要，除了考慮車身沖壓件的一般工藝特點(diǎn)外，其表面不允許有波紋、皺紋、凹痕、擦傷、壓痕等缺陷，棱線應(yīng)清晰、平直、曲線應(yīng)圓滑、過渡均勻。另外，汽車覆蓋件還需具有很高的尺寸精度，以保證焊接和組裝的準(zhǔn)確性要求。實(shí)際在試模或者生產(chǎn)過程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)遇到多種缺陷[3]。

3.1 毛刺

毛刺是剪切斷面經(jīng)常遇到的問題，如果制件周圍出現(xiàn)高且薄的毛刺，主要原因是凸凹模間隙小或者刃口磨損，可通過調(diào)整間隙或者研磨凸模或者凹模來解決。如果制件周圍出現(xiàn)高而厚的毛刺，則是由于間隙過大，需將凸凹模之間的間隙增小。

3.2 起皺

拉伸件產(chǎn)生凸緣起皺和簡(jiǎn)壁起皺主要是由于拉伸時(shí)板料受壓縮變形而引起的，在拉伸時(shí)，由于凸緣材料存在著切向壓應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)壓應(yīng)力大到一定程度時(shí)板料切向?qū)⒁蚴Х€(wěn)而拱起，這種在凸緣四周產(chǎn)生波浪形的連續(xù)彎曲稱為起皺。通常采用提高板內(nèi)徑向拉應(yīng)力來消除皺紋。

當(dāng)皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)為壓料力不足，逐漸加大壓料力可消除皺紋。當(dāng)拉伸錐形件和半球形件時(shí)，拉伸開始時(shí)大部分材料處于懸空狀態(tài)，容易產(chǎn)生側(cè)壁起皺，故除增加壓邊力外，還應(yīng)采用增加撿伸筋來增大板內(nèi)徑向拉應(yīng)力，消除皺紋。在合適的位置增加拉伸筋，拉伸開始時(shí)，板料周圍的材料被拉伸筋壓彎，拉伸筋控制著板料各段流入凹模的阻力，使板料的徑向拉應(yīng)力增大。通過不斷改變拉伸筋的位置、數(shù)量、圓角半徑、高度等，可以調(diào)整徑向拉應(yīng)力，從而減小或避免制件起皺。防止起皺可以通過加壓邊圈來限制毛坯拱起。在設(shè)計(jì)拉伸件時(shí)，形狀變化急劇的部分如有多余的金屬，材料易流動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生起皺，需考慮在這部分的工藝補(bǔ)充上增加凸筋，使多余的金屬在拉伸過程中流到凸筋中，充分吸收多余的材料，防止起皺。另外，減小拉伸變形程度、加大毛坯厚度也可以降低起皺傾向。

3.3 破裂

破裂是拉伸失穩(wěn)在薄板沖壓成形中的主要表現(xiàn)形式。當(dāng)拉伸變形力大于傳力區(qū)處材料的實(shí)際有效抗拉強(qiáng)度時(shí)，板料則被拉破。調(diào)整壓料力，使壓料力變小，或者調(diào)整拉伸間隱，使間隙變大，并使間隱變得均勻可解決拉伸件破裂。覆蓋件在拉伸過程中，拉伸較深或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來解決。拉伸前，在制件變形大的位置先沖工藝孔，可改變拉伸成形過程中的應(yīng)力狀態(tài)，減小變形量。工藝切口應(yīng)在后序的切邊工藝中切除，尤其對(duì)于外覆蓋件，以免影響制件的外觀質(zhì)量。

3.4 回彈

拉延成形過程中存在著大量的彎曲變形，當(dāng)拉延成形結(jié)束時(shí)，板料厚度方向上還存在著殘余的應(yīng)力。模具閉合時(shí)，這些殘余應(yīng)力與模具的接觸力保持平衡關(guān)系。當(dāng)模具打開后，這些殘余應(yīng)力將導(dǎo)致成形件產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，使制件的最終尺寸與預(yù)期尺寸之間存在一定的偏差。

4 結(jié)語

雖然汽車沖壓件好處很多，但也有一些缺陷，這就需要我們?nèi)フJ(rèn)真研究，在汽車沖壓件的制作過程中不斷思考，注意和避免，如此才能夠更好的幫助汽車提高抗壓能力和車身協(xié)調(diào)性。