超大尺寸雙曲幕墻面材采用汽車模具沖壓制作技術的研究與應用

王偉偉 劉愛東

摘要：國家會議中心二期項目外立面局部采用雙曲面琺瑯鋼板，鋼板厚度為2mm，鋼板強度大，普通鈑金很難實現雙曲面效果，而且項目質量控制標準高，普通雙曲面工藝無法滿足產品加工一致性，采用汽車模具沖壓技術進行雙曲面制作，不同于常規的雙曲面制作工藝，本文對模具鑄造、模具加工、沖壓工藝進行簡單介紹，并以國家會議中心二期項目為例，將Z系列雙曲面鋼板的沖壓工序進行介紹，為類工程提供借鑒。

關鍵詞：雙曲面材;模具沖壓;制作技術

1 工程簡介

國家會議中心二期項目東側及南北側外幕墻面板為雙曲面琺瑯鋼板，造型復雜多樣，面材尺寸大，采用傳統鈑金工藝制作曲面極其困難，通過反復調研與論證，選擇汽車模具沖壓技術進行鈑金加工，能較好的實現曲面效果，這是工業汽車制造技術在建筑幕墻材料加工的一種新嘗試，技術新應用。本文對該技術的模具開發工藝流程、模具設計、模具鑄造及加工、沖壓進行介紹。

2.技術研究與應用

2.1沖壓模具開發工藝流程

2.2 ?模具設計階段技術要求

根據產品形狀、精度要求，結合現有的壓機設備（需要考慮壓機尺寸、壓力能否滿足沖壓要求）、利用CAE軟件進行模具設計并模擬沖壓，提前規避沖壓過程中的料片干涉、料片起皺及開裂問題。

2.3 ?模具鑄造及加工

模具設計完成后，進行模具加工制作，模具初步成型采用鑄造工藝，鑄件完成后對鑄件進行粗加工及精加工，最終達到模具試沖壓要求，本項目模具鑄造工藝采用消失模鑄造工藝，消失模鑄造又稱實型鑄造，是將與鑄件尺寸相同的泡沫模型刷涂耐火材料并烘干后，埋在干石英砂或寶珠砂、鎂橄欖石砂振動造型，然后在負壓下澆注，使泡沫模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的鑄造方法，消失模鑄造工藝如下：

2.4 ?沖壓工藝流程

沖壓生產工藝是一種先進的金屬加工方法，它是建立在金屬材料受力后發生塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸，沖壓的三要素如下：

沖壓工藝大至可分為分離工序和成形工序兩大類，分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求，成形工序的目的是使板料在不破裂的條件下發生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。

分離工序又可分為落料、沖孔、修邊;成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、擴口、縮口和旋壓等。汽車模具沖壓工藝在國會項目的應用。

2.5 ?國家會議中心琺瑯鋼板幕墻面板簡介及加工

2.5.1 琺瑯鋼板幕墻面板簡介

（1）東側群鳥幕墻延東西方向布置，高度為6-20m，長度456米，總面積約8000平米， 琺瑯鋼板顏色為白色。

（2）東立面群鳥幕墻雙曲面琺瑯鋼板共計有5種面材形式，面板尺寸為7.2m*1.2m，Z04為平行四邊形平板，Z05，Z01，Z02，Z03為雙曲面板，Z05面板不開鳥窗洞，Z01，Z02，Z03為雙曲面板開鳥窗洞口，開洞尺寸逐步增大。

2.5.2 ?琺瑯鋼板幕墻面板加工

Z系列群鳥幕墻琺瑯鋼板以Z01版型為例，鋼板厚度為2mm，材質為寶鋼搪瓷專用零碳鋼板材，沖壓加工工藝如下：

第一序：激光下料，激光切割成需要的尺寸。

第二序：拉延成型。

第三序：激光切割及開孔，將鋼板外側壓邊圈多余材料切除，并將內控切割完成。

第四序：單側長邊二次折邊翻邊。

第五序：斜鍥翻邊，單側短邊二次這邊翻邊，由于脫模問題，兩個短邊只能逐次進行二次20mm翻邊。

第六序：斜鍥翻邊，單側長邊二次這邊翻邊，為了方便脫模及取料，兩側6米長邊只能單邊進行翻邊。

第七序：斜鍥翻邊，單側短邊二次這邊翻邊，由于脫模問題，兩個短邊只能一側一側的進行二次20mm翻邊。

第八序：內孔鳥窗一次翻邊，二次翻邊用模具無法實現，需要用激光進行焊接。

第九序：通過前八序加工，鋼板主板面成型，其余小部件通過焊接完成，部分沖壓缺料位置也需要通過補焊完成，示意圖內的黃色及鋁板材料均需要通過補料完成。

4 結束語

通過本項目超大尺寸雙曲幕墻面材采用汽車模具沖壓制作技術的應用，保證了工程質量，由于模具沖壓在幕墻面板加工制作使用極少，經過本項目實施，為大尺寸幕墻面材采用汽車模具沖壓制作提供了實施經驗，為今后類似工程提供借鑒，本技術具備以下特點：

優點：產品尺寸穩定，由于模具沖壓成型的特點，一旦模具交付后，模具沖壓的曲面效果一致性極高，每張板尺寸及曲面誤差均在0.5mm以內，較好的保證了面板效果， 采用模具沖壓，生產效率高，日產量高。

缺點：適于大批量生產沖壓，小批量生產加工，模具費用較高，而且依賴設備與模具，投產周期較長，初始投入大。

參考文獻：

[1]沖壓剪刀下料未注公差尺寸的極限偏差.JB/T438-2011.

[2]沖壓件未注公差尺寸的極限偏差.GB/T15055-2007.

[3]金屬冷沖壓件. JB/T438.1-1999.