鈑金件沖壓工藝改進

蔡中偉

安徽江淮汽車集團股份有限公司 安徽合肥 230000

鈑金件指的是板材厚度比其長度小得多的板材。由于其特殊的幾何結構和較小的厚度，體積小、重量輕、易切割，可用于制造生產效率高、生產成本低的大型復雜零件，廣泛應用于各個領域。對鈑金件進行加工，能夠使其在性能和結構形態上滿足各種機械制作的需求，從而加工完成最終產品。21世紀，隨著制造工藝要求不斷提高，為不斷對鈑金件進行優化，必須重點解決其優化設計問題，并落實到鈑金件的結構設計中。

1 鈑金件的結構設計特點、準則以及主要注意問題分析

1.1 鈑金件結構設計特點

鈑金通常指的是手工或通過模具沖壓薄金屬片，使其發生不可恢復原狀的塑性形變，從而得到人們所需要的形狀和尺寸。之后，可以進一步通過焊接或機械加工形成更復雜的部件。在滿足產品功能的前提下，設計的結構應滿足一些基本要求，如易于加工、外形美觀、造價低廉，等等。以電器柜門為例，不同的安裝方式所需要的鈑金件結構就不同，如內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構，只有根據要求而設計的鈑金件，這既是鈑金件的特點，也是其設計難點。

1.2 鈑金件結構設計準則及注意問題

鈑金件一般用于車身的骨架或設備的外殼，所以選擇鈑金件的材料非常重要，選擇得當，不僅有利于加工，還可以在保證強度的前提下降低成本。為保證板材的利用率，同一零件結構的最大厚度不超過三種規格。與此同時，應避免零件和原料尺寸大小相同，通常而言，市場板材并不方正，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際運用。對于孔的設計，除滿足產品需求外，還應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，這是因為板材彎曲后，板的拉伸將會使孔變形。可以通過不同的方法實現螺孔加工，諸如直接攻、翻邊攻絲等工藝。需要注意，為防止出現翻邊孔與板材之間距離過小，從而導致板材發生塑性形變，影響加工效果，要按照最小值進行設計。對于折彎件上的孔邊距，為防止出現孔的彎曲變形，應在變形區外設置孔的位置，同時在設計折彎死邊時，要把握好死邊長度與材料的厚度之間的關系，通常而言，死邊最小長度L＞3.5t+R，其中，板材厚度為 t，最小內折彎半徑為R，對于板材厚度在2.5mm以上的鈑金件其寬度設計為1～1.5t的范圍[1]。

2 實例分析

2.1 沖壓件工藝分析

該零件屬于濾清器上的典型零件。零件結構比較復雜，所有尺寸均符合冷沖壓加工，對零件厚度變化無特殊要求，總高度可通過模具保證。本產品生產中采用寶鋼電鍍鋅板DX2-0.5。

2.2 工藝方案的改進

原工藝步驟：落料拉伸、二次拉伸、成型、切邊翻邊、沖孔、翻孔。現將工藝進行改進，采用工序Ⅰ落料拉伸，工序Ⅱ成型，即可加工完成。改進的重點是拉伸成型后，當拉伸到一定高度時，沖孔，然后從孔內部走料，提高材料利用率；將原來繁瑣的工序進行簡化，明顯提高生產效率。通過對加工工藝的改進，提高了材料利用率和生產效率，降低了加工周期，節約成本。3 零件工藝計算工序Ⅰ：落料拉伸，當拉伸到的一定高度時沖孔，然后繼續拉伸從凸臺沖孔位置走料，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。改進的重點是拉伸成型時，當拉伸到一定高度時，沖孔，然后從孔內部走料，提高材料利用率；將原來繁瑣的工序進行簡化，明顯提高生產效率。本次采取由后向前逆向計算方法。

（1）依據材料中性層表面積不變原則，首先計算工序Ⅱ完成后零件的中性層表面積S5：

將工序Ⅱ分解三個動作表示：

（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）計算工序Ⅰ表面積分兩個動作，先拉伸高度至11，沖孔Φ18后表面積S1，此后從沖孔的內部走料，外凸緣直徑不在變化，繼續拉伸至工藝要求高度表面積S2，工序Ⅰ完成。

經過實際驗證，拉伸高度 11 可行，理論拉伸最大高度 6.5~7左右；沖孔 Φ18 后從內部走料至 Φ29.3，材料不會開裂。落料經計算取 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計，保證每一步有足夠的材料，零件不會破損，鍍鋅層不脫落；在實際生產時，有助于上、下工序的銜接，可避免出現拉伸疲勞、褶皺等制造缺陷：

3 結語

鈑金沖壓件在生產工藝成熟且過程可控的情況下，應持續對其進行改進，可明顯提高生產效率和經濟效益[2]。