淺析汽車覆蓋件的沖壓工藝和實(shí)例分析

李 倩

（建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213022）

1 汽車覆蓋件沖壓工藝簡(jiǎn)介

在汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)和制造中有一個(gè)非常重要的工藝就是模具設(shè)計(jì)和制造的中心，汽車覆蓋件沖壓工藝。在傳統(tǒng)的汽車沖壓件工藝中存在生產(chǎn)成本較高、設(shè)計(jì)的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、信息化的程度較低等缺點(diǎn)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)開發(fā)和制造工藝上，速度和質(zhì)量往往難以兼顧，導(dǎo)致大量的返工和翻修等增加額外的負(fù)效益的工作，產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益低下。

在當(dāng)今汽車工業(yè)迅猛發(fā)展的時(shí)代，對(duì)于開發(fā)周期的要求越來越短，對(duì)汽車車身整體質(zhì)量的要求也越來越高，當(dāng)今汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造的能力有所提高，同時(shí)高度的機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)為汽車的發(fā)展也做出了巨大的貢獻(xiàn)。汽車覆蓋件沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)是操作比較方便，同時(shí)生產(chǎn)效率較高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，但是沖壓加工一般需要專用的模具，同時(shí)對(duì)于模具的精度要求比較高、模具的技術(shù)難度比較大，制造成本也比較高，所以，沖壓加工不適宜小批量生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn)的情況下，才能充分體現(xiàn)沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)CAD/CAE/CAM和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，將為汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造帶來更大的發(fā)展空間，解決更多的現(xiàn)存問題。

2 汽車覆蓋件的沖壓工藝特點(diǎn)

（1）汽車覆蓋件多為三維空間曲面，形狀一般都比較復(fù)雜，很難在圖紙上完整、準(zhǔn)確地把覆蓋件表達(dá)出來，因此，覆蓋件的形狀與尺寸常常需要借助主模型來描述。

（2）汽車覆蓋件的材料主要是高強(qiáng)度冷軋薄鋼板，一般厚度僅為0.6～2mm，輪廓尺寸較大，生產(chǎn)難度大。

（3）汽車覆蓋件要求具有較好的表面質(zhì)量，表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射，從而影響汽車外形的美觀，所以汽車表面不允許有波紋、邊緣拉痕等破壞表面美感的缺陷，同時(shí)還要求汽車覆蓋件之間的棱線銜接流暢，不能出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。

（4）汽車覆蓋件要求具有良好的沖壓工藝性。決定覆蓋件沖壓工藝性好壞的因素主要是它的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸。沖壓工藝的核心工序是拉延，對(duì)于汽車覆蓋件來說，它的核心工序也是拉延，汽車覆蓋件一般都是采用一次成型。

（5）由于覆蓋件形狀復(fù)雜，所以沖壓成型時(shí)的變形不是單純的某一種變形，而是以拉延為主，包括脹形、彎曲、翻邊等的復(fù)合變形，使得沖壓成型比較困難，而且容易產(chǎn)生回彈、起皺、拉破、表面缺陷等質(zhì)量問題。

非自然降水量、滯后降水量因不影響采集數(shù)據(jù)，MDOS對(duì)其不作備注要求，但值班員應(yīng)將情況記錄在值班日記中，便于以后工作中的查詢等需要。記錄時(shí)要注意寫清楚非自然降水時(shí)間、雨量、處理方法及處理結(jié)果。

（6）由于工序的數(shù)量直接關(guān)系到?jīng)_床、模具等設(shè)備的數(shù)量以及操作人員的數(shù)量，所以覆蓋件的生產(chǎn)工序要盡可能集中，工序的數(shù)量越少越好。

3 汽車沖壓加工的基本工序

3.1 開卷

開卷是沖壓生產(chǎn)中的第一步。所謂開卷，就是將送到工廠的鋼板卷料還原成鋼板，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行表面的清洗以及粗裁剪。

清洗的目的是防止鋼板生銹，以及在運(yùn)送期間外界的污染物附著在鋼板上，導(dǎo)致沖壓成形受力不好、沖壓件焊點(diǎn)不牢、噴涂后漆膜不均等現(xiàn)象。

粗裁剪是開卷的主要工作。目前，開卷的生產(chǎn)速度可達(dá)60片/分鐘，并可以將誤差控制在0.1mm以內(nèi)。

3.2 汽車覆蓋件沖壓的基本工序

鋼板開卷后就要正式進(jìn)入沖壓流水線。汽車覆蓋件沖壓的基本工序包括落料、拉延、整形、修邊、翻邊、沖孔等等。

（1）落料。所謂落料是用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為零件，其余的部分為廢料。通過落料加工可以獲得后續(xù)拉延工序所需要的坯料的形狀和尺寸。由于覆蓋件沖壓成形很復(fù)雜，不可能計(jì)算出其準(zhǔn)確的落料尺寸，所以只有在拉延工藝試沖成功后，才能確定坯料的形狀和尺寸。

（2）拉延。拉延工序是汽車覆蓋件沖壓成形的關(guān)鍵工序。在生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備階段，應(yīng)優(yōu)先考慮拉延工藝設(shè)計(jì)和拉延模的設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試工作。因?yàn)楦采w件的形狀復(fù)雜，而且拉延變形深度比較淺，所以無論覆蓋件分塊有多大，都只能在一次拉延中全部成形。覆蓋件拉延時(shí)，通常需要在壓料面上涂抹特制的潤(rùn)滑油用來減少板料和凹模、壓料圈之間的摩擦，避免出現(xiàn)劈裂和表面拉毛的現(xiàn)象。

（3）整形。整形主要是將拉延工序中還沒有完全成形的覆蓋件的局部形狀壓制出來，其變形性質(zhì)一般屬于局部脹形。整形后，拉延毛坯件才能成為合格的拉延零件。

（4）修邊。主要用來切除拉延件上的工藝補(bǔ)充部分及毛邊。

（5）翻邊。利用模具把板料上的孔緣或外緣翻成整邊的沖壓加工方法。主要是為了有利于后續(xù)的焊接與裝配 ，除此之外，還能利用翻邊改善材料塑性流動(dòng)，以免發(fā)生破裂或起皺現(xiàn)象。翻邊工序一般安排在修邊工序之后進(jìn)行。

（6）沖孔。主要用來加工覆蓋件上存在的各種孔和洞。汽車外部覆蓋件上的孔較少，內(nèi)部覆蓋件上的孔較多，所以沖孔工序一般安排在拉延工序或翻邊工序之后進(jìn)行。

4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板沖壓工藝實(shí)例

汽車覆蓋件的形狀和結(jié)構(gòu)各不相同，下面以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板（見圖1）為例介紹覆蓋件的沖壓工藝。

圖1 轎車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板

由圖1可以看到，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板由許多變化的空間曲面構(gòu)成，與翼子板、前大燈等存在著搭接的關(guān)系，尺寸精度和表面質(zhì)量要求都比較高，并且還要求零件能充分拉延，具有較好的剛性，零件表面要光滑平整，表面上不能有凹陷、皺紋、裂紋等等一系列的缺陷。在生產(chǎn)實(shí)際中，通常是采用沖壓技術(shù)進(jìn)行加工。

對(duì)于汽車的覆蓋件而言，從板料到制成成品零件的過程中，生產(chǎn)工藝方案的選擇應(yīng)改是工序少，工步少，同時(shí)能夠滿足覆蓋件的性能要求。對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板，在編織工藝方案時(shí)，可以考慮將各種沖壓工序結(jié)合在一起，這樣可以減少?zèng)_壓時(shí)間，節(jié)省模具、壓力機(jī)以及人力資源等成本問題。但是不同的沖壓工藝會(huì)相互影響，沖壓工藝的組合、排序要根據(jù)材料的性能要求以及對(duì)后續(xù)工藝的影響來安排，這樣可以大大的節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板，它的外形尺寸比較大，存在多個(gè)空間曲面，形狀較復(fù)雜，制定的生產(chǎn)工藝為：落料—拉延—修邊—翻邊。

4.1 落料工藝

發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的落料比較簡(jiǎn)單。但由于尺寸較大，所以其模具尺寸較大，壓力機(jī)噸位的選擇也比較大。通過落料工序，可以獲得后續(xù)拉延工序所需要的毛坯外形。對(duì)于很多大型的覆蓋件的沖壓而言，可以選用方料落料模生產(chǎn)，也可以選用普通的落料模生產(chǎn)，同時(shí)也可以選用開卷落料模生產(chǎn)。對(duì)比三種落料模生產(chǎn)，前兩種對(duì)于材料的利用率和生效效率都比較低，后者的生產(chǎn)效率比較高，落料件的表面質(zhì)量較好，對(duì)于劃傷、磕碰、凹痕等缺陷也不存在，所以可以選用開卷落料模生產(chǎn)。

4.2 拉延工藝

發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的形狀平緩，特征相對(duì)比較簡(jiǎn)單，如何控制中間面的下陷以及解決外板剛性不足的問題式拉延工序的關(guān)鍵。在此首先要采用過拉延工藝來解決下陷的問題；其次要采用方筋取代普通拉延中所使用的圓筋，方筋的作用是可以增加材料流動(dòng)的阻力，同時(shí)減少外部材料對(duì)變形區(qū)的影響，可以使材料充分展開，確保變形完全進(jìn)行，并達(dá)到剛性要求。此外，拉延時(shí)要將鋼板的鍍鋅面朝上，保證鍍鋅面在內(nèi)側(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)找外板拉延后的半成品如圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板拉延后的半成品

4.3 修邊工藝

修邊工藝主要用來切除拉延件上的工藝補(bǔ)充部分及毛邊。要保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的修邊工藝必須特別考慮的是定位。對(duì)于形狀平緩的發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板，僅用其自身型面定位，很容易出現(xiàn)定位竄動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致外觀缺陷。因此，需要增加輔助定位。為了保證修邊精度，一般在拉延工序（工序編號(hào)OP10）的料邊增加特殊定位，拉延成形后成為半月形，稱為半月定位，用于修邊工序（工序編號(hào)OP20）的定位，如圖3所示。修邊后，產(chǎn)品形狀更加平緩，后袖的定位更加困難，所以必須在修邊時(shí)預(yù)留部分廢料，并在此廢料上沖出三角形孔，用于翻邊工序（工序編號(hào)OP30）的精確定位。通常在修邊時(shí)一并沖出通風(fēng)孔。

圖3 半月定位和三角定位示意圖

4.4 翻邊工藝

在汽車覆蓋件中，幾乎每個(gè)零件都會(huì)有翻邊結(jié)構(gòu)，除了有利于焊接和裝配的外，還能利用翻邊改善材料塑性流動(dòng)，以免發(fā)生破裂或起皺現(xiàn)象。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板翻邊質(zhì)量及后期的包邊品質(zhì)，翻邊內(nèi)容一般分兩側(cè)完成。除了四周的翻邊之外，還要進(jìn)行通風(fēng)孔的翻邊。

本部分內(nèi)容主要介紹了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的生產(chǎn)工藝，在確保發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板成形質(zhì)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)上，同時(shí)確保了美觀和實(shí)用性。

5 結(jié) 語

汽車覆蓋件沖壓工藝的好壞，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和實(shí)用性，所以沖壓工藝對(duì)于汽車制造具有極其重要的影響。