車用鋁合金中鋁板沖壓的設計及生產關鍵技術探討

岳智

摘 要：在現代科技發展過程中，汽車企業開始應用現代化生產技術，以此提升汽車的性能與功能。鋁合金鋁板就是在車身外覆蓋件沖壓生產中應用，然而該項生產工藝還存在角度技術難題，必須注重技術分析。此次研究主要是探討分析車用鋁合金中鋁板沖壓的設計，闡述生產關鍵技術，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：車用鋁合金 鋁板沖壓 設計 生產技術

在我國社會經濟快速發展發展中，相應提升了汽車產銷量。在現代技術支持下，汽車生產與制造產生大量新技術，在車身覆蓋件沖壓生產中，開始推廣應用鋁板。該種生產材質不僅能夠起到顯著的減重作用，還可以提升整個車身的性能。當前，在車身覆蓋件沖壓生產中，鋁板的應用問題比較多，技術人員還應當深入研發鋁板沖壓技術，對技術應用效果進行優化。此次研究主要是分析車身覆蓋件沖壓生產中，鋁板的應用現狀及問題，以此闡述技術控制點與應用價值，全面促進沖壓生產行業的發展。

1 車用鋁合金材料

在汽車生產中，鋁合金應用形式非常多，包含模鑄件、鋁合金鍛件、鋁合金擠壓沖壓產品、軋制板材與鑄造件等。在汽車行業發展城關鎮，多數鋁材都被應用到汽車生產制造中。車身鋁板的使用屬于重要的技術創新與革新。現階段，多數汽車生產企業都將鋁板作為車身覆蓋零件，逐漸代替鋼板材質。在汽車生產中，鋁板多應用于行李箱蓋、發動機蓋、翼子板等零部件生產中。采用鋁板作為車身外覆蓋件，能夠有效實現汽車輕量化。

2 鋁板成型沖壓模具設計的關鍵點

2.1 拉延、成型類模具設計

相比于鋼板材質來說，鋁板的成型性能不足，且塑性系數、彈性模量、延伸率比較低，整個材質比較偏軟，所以在成型類模具設計期間，必須注重以下要點：鋁板延伸率、允許變形量明顯低于鋼板，所以鋁板極易出現開裂問題。因此在設計期間，應當適當放大產品的拔模角和R角，從前期設計環節就降低產品開裂率。由于鋁板材質的塑性比較差，在沖壓成型處理期間，容易出現起皺問題，針對大深度拉延件來說，需要將吸皺凸筋設置在產品側壁位置，從工藝設計環節處理產品褶皺缺陷。由于鋁板材質質地偏軟，所以對于模具的表面粗糙度要求比較高，對于成型類的模具，都必須對表面進行鍍鉻處理，從工裝環節加強產品的設計與開發質量。由于鋁板彈性模量約為鋼板材質的1/3，因此鋁板回彈比較大，所以在設計制造期間，也應當合理控制鋁板成型回彈問題。

2.2 修沖類模具設計

鋁板的材質偏軟，且重量輕，因此在作為修沖類模具進行生產制造時，極易產生大量鋁屑。當生產期間不注重控制，很容易壓傷零件表面，導致產品外觀存在質量問題。對于鋁板生產的鋁屑問題，則必須從生產工藝、模具、輔助裝置等多方面入手，全面做好優化處理。工藝設計應當縮小修邊沖孔角度，多應用正沖孔技術工藝，這樣能夠明顯減少鋁屑產生量。

3 鋁板沖壓生產的關鍵技術

3.1 注重保存原材料

現階段，大部分汽車生產企業多采用板料方式采購和配送鋁板，鋁板生產也以國外企業為主，材料的運輸時間非常長。然而由于鋁板的時效性比較短，極易出現發沒問題，所以必須嚴格控制鋁板的存儲與運輸。在整個運輸過程中，應當做好防潮和防水處理，防止鋁板材料受潮發霉，對后期生產使用造成影響。

3.2 拆分成摞板材

鋁板自動化生產期間，由于材料自身不具有磁性特點，在生產制造期間，拆分成摞鋁板會加大生產的技術難度。在拆分鋁板時，極易出現沖壓生產停機問題，嚴重影響生產效率，還會導致模具雙量問題，引發生產事故，從而損壞模具，導致企業承受較大的經濟損失。在鋁板自動化生產過程中，必須注重研究和分析鋁板拆分問題。現階段，鋁板拆分涉及到多種拆分方法，吹氣式拆分裝置屬于常用的拆分方法。由于鋁板材料的應用范圍日益擴大，在自動化生產線中，納入鋁板拆分工藝，可以確保鋁板拆分的自動化與時效性。然而在自動化生產線中，如果應用吹氣拆分裝置拆分鋁板時，則必須合理設定吹氣壓力值和吹氣模式，只有確保滿足標準要求的同時，才可以確保鋁板拆分效果，以免影響后期生產制造。

3.3 零件自動化生產

在現代技術發展過程中，鋁板材料性能更新速度加快，然而相比于鋼板成型性能來說，鋁板的成型性能比較低，從而大致鋁板沖壓成型技術工藝設計、成型模具選擇成為核心內容，必須加強要求與標準。在生產期間，也應當關注到材料表面潤滑性能，但是當前所應用的潤滑工序多為干性潤滑工藝，與油脂潤滑相比，能夠顯著提升鋁板材料的成形性能。成型模應當具備高效工藝，且確保模具壓邊圈貼合率大于90%，同時保證壓邊圈和模具型面的光潔度。采用鍍鉻處理措施能夠提升模具表面的光潔度，鋁板成型對設備壓邊力輸出控制提出嚴格要求。如果應用單動壓機，則不能選擇氣墊成型設備，需要采用伺服電機控制墊、數控液壓墊，這樣能夠確保壓力控制的穩定性。在成型工藝或者修沖工藝中，鋁板材料給予產生鋁屑，必須定時清潔和清晰模具表面、導柱、導板位置，這樣可以防止壓傷零件表面，還能夠防止鋁屑磨損模具，降低生產精度，縮短模具的使用壽命。

3.4 產品檢驗與返修

基于剛度性能角度而言，鋁板沖壓件的剛度明顯低于鋼板沖壓件，這主要是由于鋁板材質偏軟所致。在檢驗零部件時，為了確保鋁板沖壓件的完整性，必須輕拿輕放材料，避免磕碰和損傷。鋁板沖壓件對表面光滑度的要求嚴格，所應用的表面檢驗方法也比較多，例如油石檢驗法、觸摸檢驗法、目視檢驗法等，上述檢驗方法能夠準確檢驗鋁板沖壓件表面光滑度。然而需要注意的是，在應用油石檢驗法和觸摸檢驗法時，為了防止檢驗方法破壞和影響沖壓件表面，必須合理控制施加壓力，防止壓力過大，導致沖壓件變形損傷。在檢驗鋁板沖壓件時，檢驗部門可以按照零件表面，研發出打磨樣架，以此確保產品檢驗效率和質量。鋁板沖壓件的剛度水平比較低，且沖壓件無法單件返修，所以在生產制造期間，也不能確保零部件滿足應用需求。一般情況下，適當保留鋁板沖壓單件的缺陷，在合并為總成零件時，再進行優化整改。

4 車用鋁板的應用意義和未來發展

4.1 車用鋁板的應用意義

由于世界能源危機問題嚴峻，環保節能已經成為社會發展的主題。為了深入踐行節能環保理念，汽車生產企業應當注重車輛輕量化生產問題。減輕汽車的整體重量，有助于提升汽車燃油效率，減少油品消耗，加強汽車的操控效果，全面維護汽車的安全性與節能性。由于鋁板材質的強度比較高，具備良好的抗腐蝕效果，且整體重量輕，可以推廣應用到車身外覆蓋件生產中。鋁板材質可以滿足節能環保要求，還可以加強整車性能，所以會被推廣應用于汽車零部件設計開發中。由于鋁板材質偏軟，塑性低下，將該材質應用到車身外覆蓋件中，一旦發生交通事故，能夠為車輛和行人起到潰縮保護作用，能夠有效保護行人安全。

4.2 車用鋁板的未來發展

我國為了深入踐行節能環保理念，開始實行“國六”排放標準，對碳排放量提出嚴格要求。對汽車生產企業來說，汽車輕量化設計與生產的技術難度比較大。由于鋁板材質的減重性能良好，同一車型中，使用全鋁車身能夠減重30%以上，因此鋁板在汽車行業的應用前景廣闊。

5 結語

綜上所述，在汽車行業發展過程中，車輛需求度持續提升。雖然我國鋁板沖壓設計與生產技術處于起步發展階段，存在大量的工藝問題。本文主要介紹鋁板成型沖壓模具設計的關鍵點，包括拉延/成型類模具設計、修沖類模具設計。同時介紹鋁板沖壓生產的關鍵技術，涉及到注重保存原材料、拆分成摞板材、零件自動化生產、產品檢驗與返修。闡述了車用鋁板的應用意義和未來發展。相信在未來發展中，在現代技術支持下，技術人員將會不斷加大技術開發與研究力度，以此優化鋁板沖壓生產技術，從根本上促進沖壓行業的發展，推動汽車制造行業的發展。

參考文獻：

[1]任偉.電磁頻率對車電極用納米ZrB增強鋁基合金性能的影響[J].粉末冶金工業，2020，30（02）：73-77.

[2]張凱成，李舜酩，孫明杰.鋼鋁材料結合的商用車車架多工況輕量化優化設計[J/OL].中國機械工程：1-7[2020-06-16].

[3]張鵬. 淺談鋁板沖壓工藝設備改造[C]. 河南省汽車工程學會.第十六屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集.河南省汽車工程學會：河南省汽車工程學會，2019：240-241.

[4]梁上濱.車用鋁合金中鋁板沖壓的設計及生產的關鍵技術[J].中國新技術新產品，2019，25（07）：67-68.

[5]崔華麗，吳媛媛.基于熱拉深技術的車用輕量化高強7075鋁板拉深性能研究[J].鍛壓技術，2018，43（05）：76-79.

[6]謝暉，劉翔，王詩恩，褚衛東，王東福.時效硬化對6021-T4鋁板成形性影響及沖壓工藝穩健設計[J].塑性工程學報，2016，23（01）：21-26.