当前汽车覆盖件冲压工艺应用及其缺陷因素分析

当前汽车覆盖件冲压工艺应用及其缺陷因素分析
摘要本文主要从汽车覆盖件冲压工艺的概述出发，探讨了汽车覆蓋件的冲压工艺设计应用，并提出了若干影响冲压成形过程缺陷产生的因素，以期促进汽车工业的健康发展。

关键词汽车；覆盖件；冲压工艺
1 汽车覆盖件冲压工艺的概述
所谓汽车覆盖件，主要指构成汽车车身或者驾驶室、覆盖发动机和底盘的异形体表面和汽车零件。

通常，汽车覆盖件包括外覆盖件和内覆盖件，外覆盖件如车门外板、顶盖等，内覆盖件如车门内板和发动机盖内板等。

在汽车车身设计时，要从汽车整体造型和结构功能角度进行覆盖件设计，高度重视覆盖件的制造工艺性。

通常，覆盖件的冲压工艺性主要涉及以下几方面要求：
1.1 覆盖件分块尺寸的可行性
覆盖件分块不同决定零件的轮廓尺寸和结构形状，从设计制造角度考虑分块尺寸应越大越好，不仅可减少整车零件的数量和车身表面可见焊缝，提高车身结构制造精度与外观完整性，且还可减少冲压模具的数量和车身生产过程中工装与人力资源的投入。

但由于工艺手段和生产条件限制，就需根据现有条件和技术来分析覆盖件分块尺寸的可行性。

1.2 一次拉延成型的可能性
由于覆盖件结构尺寸大、形状复杂、材料薄及精度高等决定了需一次拉延成型。

因此，在覆盖件设计时要注意：①覆盖件轮廓形状尽量简单匀称，使拉延应力均布；②覆盖件形面变化尽量均匀，以保证拉延凸模能顺利进入拉延凹模；③拉延底面的形状尽量平顺，避免出现尖底和凸模接触不到的负角区域。

1.3 翻边整形的简易性
如果覆盖件达不到一次拉延成型的工艺性要求，就要增加翻边整形工序。

因此，需注意的是：①翻边尽量设计成垂直方向且翻边方向相同，以简化模具结构；
②不同方向翻边在交接处应有适当的距离，以利于翻边刃口的布置；③避免曲面翻边，特别是压缩型翻边；④翻边线尽量直，以减小修边的复杂程度，提高模具寿命。

总之，在覆盖件设计中，要综合考虑上述冲压工艺性要求，在保证覆盖件美观和功能前提下加强冲压工艺的优化，以达到用最少模具、最低材料的消耗生产出合格覆盖件产品。

2 汽车覆盖件的冲压工艺设计应用
汽车覆盖件的冲压工艺设计是十分重要的工作，覆盖件冲压工艺设计合理性，直接影响覆盖件成形质量，高质量的覆盖件冲压工艺设计，能提高覆盖件冲压质量，避免破裂、起皱和回弹等严重质量问题，进而提高驾驶舒适性和车身的疲劳耐久性能。

2.1 坯料设计
在冲压工艺设计中，板料毛坯设计十分重要。

在确定坯料材料情况下，坯料设计主要指毛坯的形状和尺寸设计。

合适的毛坯形状和尺寸设计，可以改变板料在成形过程中的流动阻力，提高覆盖件的成形性能；有时在其他参数不变的情况下，仅仅通过改变毛坯的形状大小，就可以消除覆盖件的成形缺陷。

2.2 冲压方向设计
在覆盖件拉伸成形时，冲压方向设计的合理与否，不仅影响凸模能否顺利进入凹模型腔，也决定了板料成形后的最大变形程度及塑性应变是否充分，同时合理的冲压方向设计还有利于防止开裂起皱等冲压缺陷的产生，一般而言，冲压方向的设计要考虑以下几条原则：
（1）保证凸模能够全部进入凹模，使零件的全部空间形状能够一次拉伸成形出来。

（2）确保毛坯与凸模具有良好的初始接触条件，避免毛坯和凸模间的相对串动，有利于毛坯的塑性变形，并提高冲压件的表面质量。

（3）有利于后续的模具结构设计，尽量保证后续能够采用垂直修边、垂直翻边和整形。

2.3 拉延筋设计
拉延筋对汽车覆盖件拉深的结果有很大影响。

在拉伸过程中，为了促进板料的塑性变形，板材必须在坯料周围产生拉应力。

一般说来，只有在压边力作用下，压力机表面与材料之间的摩擦力才足以控制板的流动。

因此，为了提供足够的流动阻力以满足坯料塑性变形和塑性流动的要求，必须在压力机表面上设置拉伸杆。

2.4 汽车覆盖件工艺补充面的设计
添加工艺补充面是为了顺利实现拉延，但是在后续修边工序中，工艺补充面需要被切除，成为工艺废料。

所以在保证覆盖件顺利拉延的前提下，尽量减小工艺补充面，以提高板料的材料利用率。

在大批量生产中，对大中型冲压件而言，原材料成本占冲压件成本的60%～70%，因此，提高材料利用率具有十分重要的
意义。

3 影响冲压成形过程缺陷产生的因素分析
3.1 材料参数因素
材料自身相关参数对覆盖件成形也具有重要的影响，因此，可从成形极限曲线的走向方面进行分析。

当硬化指数n增加时，不仅会使破裂成形极限曲线得以提高，还会使材料拉延的均匀性也提高。

胀形变形也是随着硬化指数n的增大，极限曲线向右移动，从而获得更大的等效应变；随着厚向异性系数r值的不断增长，破裂极限曲线与变形路径交点值也随之增大，当r值比1大时，板厚方向的变形较平面内更为困难，拉深难以变薄，压缩也很难增厚，从而可以有效避免破裂和起皱问题。

3.2 模具型面参数因素
凹模口圆角半径的取值是拉延成功与否的一个关键因素，半径过大、过小都对成形有直接影响。

在常压边力控制下，如果采用均一圆角来进行凹模设计，为确保板料拉延成功，要求圆角半径不得小于4mm，否则会引起板材拉裂。

为了提高成形质量，保证后拉伸的方便性，必须改变传统的均匀圆角的设计。

模具的拐角值取决于变形材料的流动条件，模具的角度应逐渐转移。

对于更复杂的覆盖件的数值模拟，该方法通常不提倡，因为工作量大，但通过使用模具口的均匀拐角半径和使用其他方法，例如涂层，提高了材料的流速的均匀性。

3.3 工艺过程参数因素
所谓工艺过程参数是指除模具的几何参数以及拉延板料的材料性能外，一般在成形时方出现并起作用的过程参数，主要包括摩擦力、压边力、成形阻力、成形速度以及变形路径等。

其中，拉延筋的布置和成形阻力尺寸的确定对板的成形设计有着重要的意义。

拉延筋的布置主要遵循以下原则：首先，在压边圈内轮线设置拉延筋，不仅增加了进料给阻力，而且增加了材料的变形程度。

其次，局部短拉延筋布局容易起皱，从而防止纸张起皱。

最后，为了更好地调节进给阻力和进给量，宜在拉延深度大的直线部位进行拉延筋设置，而不宜在拉延深度大的曲线部位进行拉延筋设置。

4 结束语
总之，随着我国汽车工业的快速发展，对于汽车覆盖件冲压工艺的要求也越来越高，由于汽车覆盖件冲压工艺是一项复杂的工作，往往在冲压过程中容易受到诸多因素的影响，导致产生缺陷。

因此，在汽车覆盖件冲压过程中，不仅要加强其冲压工艺的应用，同时还要加强缺陷的分析，进而提升覆盖件的生产质量，促进汽车工业的健康发展。