車用鋁合金中鋁板沖壓的設(shè)計及生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)

梁上濱

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進的技術(shù)已經(jīng)被投入汽車企業(yè)的生產(chǎn)中來，給車輛的性能帶來了極大的提升，其中一個十分重要的工藝技術(shù)就是鋁板在車身外覆蓋件沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用，但其還有些許內(nèi)容與傳統(tǒng)工藝技術(shù)存在著不同。該文將對于這種工藝技術(shù)進行具體的分析與闡釋。

關(guān)鍵詞：鋁板；鋼板；車身外覆蓋件；模具設(shè)計；沖壓生產(chǎn)

中圖分類號：TG386 文獻標(biāo)志碼：A

0 前言

近年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量逐年提高，隨著著科技的發(fā)展，汽車在生產(chǎn)過程中應(yīng)用了許多新的技術(shù)，其中鋁板在車身覆蓋件沖壓的生產(chǎn)過程當(dāng)中應(yīng)用逐漸推廣，因其減重效果明顯，極大地提升了整車的性能。目前，鋁板在車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)過程當(dāng)中，依然存在問題，需要相關(guān)的工作人員進一步提高鋁板車身覆蓋件沖壓技術(shù)，優(yōu)化其應(yīng)用效果。該文通過分析鋁板應(yīng)用在車身覆蓋件沖壓生產(chǎn)中的現(xiàn)狀，進一步研究其關(guān)鍵控制點及其發(fā)展的意義，進而推動沖壓生產(chǎn)行業(yè)的進一步發(fā)展。

1 車用鋁合金材料簡介

鋁合金在汽車中的應(yīng)用形式有鋁合金鍛件、模鑄件、鋁合金擠壓和沖壓成形產(chǎn)品、鋁合金軋制板材和鑄造件等。在目前的汽車行業(yè)中，越來越多的鋁材應(yīng)用到汽車制造中，其中車身用鋁板的使用也作為一項重要的技術(shù)革新。目前，全球各大汽車廠商紛紛使用鋁板進行車身外覆蓋零件的生產(chǎn)?，F(xiàn)今，較為普遍采用鋁板替代鋼板的零件有發(fā)動機蓋、行李箱蓋、翼子板等車身外覆蓋件。目前某些廠家已研制開發(fā)全鋁車身，象特斯拉Model S等，對于汽車輕量化起到一定的推進效益。

2 鋁板成型沖壓模具設(shè)計中的關(guān)鍵控制點

2.1 拉延、成型類模具設(shè)計要點

由于鋁板的成型性能遠不如鋼板，鋁板的延伸率低、塑性差、材質(zhì)偏軟、彈性模量低，因此在成型類模具的設(shè)計的過程中主要需要考慮如下幾點：鋁板延伸率比鋼板要小，允許變形量比鋼板小，因此鋁板更加容易開裂，建議產(chǎn)品設(shè)計時的R角及拔模角要比鋼板放大一些，從產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)上杜絕產(chǎn)品開裂的現(xiàn)象。鋁板的塑性較差，在沖壓成型的過程中比鋼板更容易起皺，對于深度較大的拉延件，在產(chǎn)品的側(cè)壁處盡可能增加吸皺凸包或凸筋，從工藝設(shè)計上解決產(chǎn)品的褶皺問題。鋁板材質(zhì)比鋼板偏軟，因此對成型類模具的表面粗糙度要求較高，成型類模具的表面都建議進行鍍鉻處理，從工裝的設(shè)計開發(fā)上提升產(chǎn)品質(zhì)量。鋁板的彈性模量比鋼板要低，僅為鋼板的1/3，導(dǎo)致鋁板的回彈要比鋼板大3倍，因此對鋁板成型回彈的控制也就顯得尤為重要。

2.2 修沖類模具設(shè)計要點

鋁板因其具有質(zhì)量輕材質(zhì)軟等特性，在修沖類模具生產(chǎn)時經(jīng)常會產(chǎn)生鋁屑，如不加控制會對零件表面產(chǎn)生壓傷，造成產(chǎn)品外觀質(zhì)量缺陷。針對鋁屑可在工藝和模具輔助裝置上對其進行優(yōu)化處理。工藝上可在設(shè)計時考慮修邊沖孔的角度要盡可能做小，盡可能采用正沖孔工藝，可極大地減小鋁屑的產(chǎn)生概率。

3 鋁板沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點

3.1 原材料的保存

目前大多數(shù)整車廠使用鋁板還普遍采用以板料形式的采購配送。目前主要的鋁板生產(chǎn)廠商還是以國外為主，物流配送周期較長，鋁板的時效性又較短，極易發(fā)生發(fā)霉現(xiàn)象，因此對于該階段的材料保存需要提出較高的要求，鋁板的整個生產(chǎn)運輸過程中必須嚴格保證其防水、防潮，避免其受潮后發(fā)霉影響正常生產(chǎn)的使用。

3.2 成摞板材拆分

在鋁板自動化生產(chǎn)過程中，由于鋁板材料本身并不具備磁性特性，在生產(chǎn)過程中成摞鋁板拆分成為生產(chǎn)的技術(shù)難點。鋁板拆分問題不僅會造成沖壓生產(chǎn)停機對生產(chǎn)效率產(chǎn)生嚴重影響的情況，嚴重時會引發(fā)模具雙量釀成嚴重生產(chǎn)事故造成模具損壞，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。在逐步推進鋁板自動化生產(chǎn)發(fā)展過程中，如何解決鋁板拆分問題成為其中的研究重點所在。在目前的鋁板拆分過程中有多種不同的拆分方法，其中比較普遍的方法是吹氣式拆分裝置，但隨著鋁板在越來越多的領(lǐng)域中有了廣泛的應(yīng)用，壓機供應(yīng)商可以在新設(shè)計的自動化沖壓生產(chǎn)線中配備吹氣拆分裝置，將鋁板拆分納入自動化生產(chǎn)線中，實現(xiàn)自動快速的拆分鋁板。但在自動化生產(chǎn)線中鋁板拆分過程中如果使用吹氣拆分裝置，需要精準(zhǔn)和有效地選擇吹氣模式、吹氣壓力值等，只有在符合要求的基礎(chǔ)之上才能夠保證鋁板的拆分效果，否則就無法達到預(yù)期鋁板拆分目標(biāo)。

3.3 零件自動化生產(chǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展變化，現(xiàn)階段鋁板材料性能不斷更新，但和鋼板的成形性能相比較來說，鋁板成形性能相對較低，這也就使鋁板材料沖壓成型工藝和成型模具的設(shè)計和選擇成為其中的關(guān)鍵部分，需要不斷提高對其的要求。其中材料本身的表面潤滑性能也至關(guān)重要，但目前的表面潤滑工序中所采用的是干性潤滑工藝，相較于油脂潤滑來說能夠有效提升鋁板材料的成形性能。成形模需確保良好的成形工藝性，模具的壓邊圈貼合率必須達到90 %以上，并且壓邊圈和模具型面需要保證光潔，鍍鉻處理可增加模具表面的光潔度。鋁板成形對于設(shè)備的壓邊力輸出控制也有較高的要求。如果是單動壓機，盡量不要選用氣墊成形設(shè)備，應(yīng)使用壓力控制更為穩(wěn)定的數(shù)控液壓墊或伺服電機控制墊。鋁板在成型或者修沖過程中會產(chǎn)生一定的鋁屑，需定時對模具表面及模具導(dǎo)柱導(dǎo)板等位置進行清洗清潔，既避免了鋁屑對零件表面產(chǎn)生壓傷，也可以避免模具因鋁屑導(dǎo)致磨損，從而精度下降，降低模具使用壽命。

3.4 產(chǎn)品的檢驗及返修

從剛度性能來說鋼板沖壓件的剛度要遠高于鋁板沖壓度，鋁板沖壓件相對偏軟。在開展零件檢驗過程中為了保證鋁板沖壓件整體完整性，需要注意輕拿輕放。而鋁板沖壓件對于表面光滑度要求非常高，其表面檢驗方法和鋼性沖壓件之間具備一定的相似性，目視檢驗、觸摸檢驗、油石檢驗等幾種不同的方法都能夠運用到鋁板沖壓件的表面檢驗中。但在使用觸摸檢驗和油石檢驗過程中，為避免檢驗方法對沖壓件表面造成破壞，所施加的壓力需要濕度，避免使用過大壓力造成零件出現(xiàn)變形。在產(chǎn)品檢驗過程中檢驗部門可以根據(jù)零件型面打造專用的打磨樣架，保證產(chǎn)品檢驗質(zhì)量和產(chǎn)品檢驗效率。由于受到鋁板沖壓零件剛度低的影響，沖壓件無法單件返修，在實際生產(chǎn)過程中無法保證零件全部符合實際需求，通常來說可以對沖壓單件上的缺陷進行保留，并將其在總成零件上進行合并之后進行翻修。

4 車用鋁板應(yīng)用的意義與發(fā)展趨勢

4.1 車用鋁板應(yīng)用的意義

隨著節(jié)能環(huán)保要求的提升，汽車輕量化一直作為主機廠研究的重點方向。汽車重量的減輕能夠直接提升車輛燃油效率，降低油耗，提升車輛操控，相應(yīng)地提升了汽車的安全性能。鋁板具有質(zhì)量輕、強度高、抗腐蝕性能好的特點。順應(yīng)節(jié)能環(huán)保的大趨勢，同時又可提升整車性能，鋁板將會越來越多地用于汽車零件的開發(fā)中。鋁板又因其塑性低、材質(zhì)偏軟，將其應(yīng)用于車身外覆蓋件中會使其對人車事故中的行人形成一種潰縮保護，極大程度地保護了行人的安全。

4.2 車用鋁板的前景分析

隨著國六排放標(biāo)準(zhǔn)的即將實施，碳排放要求越來越嚴，減重對于整車廠來說是一項不小的挑戰(zhàn)。又因鋁板優(yōu)越的減重效率（同車型如采用全鋁車身減重可達30 %以上），未來鋁板可在汽車行業(yè)發(fā)揮舉足輕重的作用。

5 結(jié)語

盡管目前我國鋁板沖壓處于剛起步階段，仍然存在不少問題，隨著材料科技的發(fā)展，在專業(yè)人才的進一步推動下，我國的鋁板沖壓生產(chǎn)技術(shù)一定能夠進一步優(yōu)化，推動沖壓行業(yè)的進步，推動我國汽車制造業(yè)的進步。

參考文獻

[1]謝暉，劉翔，王詩恩，等.時效硬化對6021-T4鋁板成形性影響及沖壓工藝穩(wěn)健設(shè)計[J].塑性工程學(xué)報，2016，23（1）：21-26.

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