汽车冲压件材料利用率提升方法

汽车冲压件材料利用率提升方法

刘文丽刘赤兵王立

西安北方秦川集团有限公司陕西省西安市710043

摘要：汽车行业竞争愈发激烈，提升汽车制造水平的同时，汽车制造成本直接影响到汽车市场竞争力。文中分析汽车冲压件生产现状，给出提升冲压件质量与材料利用率的措施。

关键词：汽车冲压件；材料利用率；提升措施

利用仿真技术，能够在设计的过程中对模具的可行性进行分析，并通过模拟来获得冲压件可能存在缺陷，并在设计过程中就利用相关技术解决缺陷，能够充分改善冲压件的质量，并提升冲压件的材料等级。因此，必须提高冲压成型技术的工艺水平，提升所生产部件的质量，从而保证汽车的总体质量。

1、汽车冲压件的常见缺陷

1.1起皱

在拉伸的过程中，由于凸缘材料会受到切向的压应力作用，并且在所受到的压应力超过一定的限度之后，在板料的切向就会因为失去稳定而出现隆起，而这种凸缘四周出现波浪形的弯曲就被称为起皱。起皱常发生在深锥形或者半球形件的制作过程中，由于在拉伸开始的时候拌料处于悬空状态，所以很容易出现侧壁起皱的问题。

1.2拉裂

拉裂是冲压件常见的缺陷之一，这种缺陷分为两种，包括微观拉裂和宏观拉裂。如果发生了微观拉裂，就会产生肉眼看不见的裂纹，而宏观拉裂则会产生肉眼可见的裂纹。零件在出现拉裂是一种拉伸失稳的表现，在薄板的冲压形成过程中常见的形式质疑。在拉伸变形力超过了传力区材料的有效抗拉强度的情况下，材料板就会被拉破，这时就需要对压料力进行调整，或者对拉伸的间隐进行适当调整，让间隙变大，让间隙能够更加均匀避免拉裂问题。

1.3回弹

零件拉延成形的过程中如果出现大量的弯曲变形，在拉延结束之后，拌料在厚度方向就会残余大量的应力，在模具闭合之后，残余应力同模具接触力之间保持平衡的模具去掉之后，残余的应力就会造成回弹。出现这种问题后，零件的尺寸会和原定尺寸之间存在误差，并且回弹也是非常常见的缺陷，在生产工作当中难以避免。

2、冲压件缺陷的解决对策

2.1起皱的解决对策

起皱的问题如果发生在部件的四周，可以通过调整压边力大小的方式来解决，生产中会提高气垫压力和降低平衡块高度，强化压料力来消除皱纹。如果是拉伸锥形件和半球形件，由于拉伸开始时材料处于悬空状态，这就使得很容有出现侧壁起皱，所以除了需要提高压力，还需要增加拉伸筋的数量并且改变筋条的形状，使板内的径向拉伸力得到强化，从而消除皱纹。或者也可以压料面的间隙进行调整，区别直线的变弯变形去和伸长变形区，并且还要增加压料面的间隙，使压料面能够在材料运动的过程中保持压料的作用，从而避免起皱问题的出现。

2.2拉裂的解决对策

如果出现了拉裂的问题，需要对拉伸模具的压边圈平衡块的高度进行调整，适应设备精度的偏差和凹凸模的间隙，从而实现受力均衡。其次，由于凹模的圆角半径如果过小很容易出现拉裂的问题，为此需要加大凹模的圆角半径来提升拉裂的程度。还可以改变拉深的前冲压型料的形状，发挥出工艺切口的优势，减少由于材料堆积所造成的拉裂问题，或者可以改变拉伸筋条的位置和形状，根据材料的变薄率来使用半圆筋条或者是梯形筋条。

2.3回弹的解决对策

目前解决回弹问题的主要方法是利用压料面对成型工艺进行补充，可以减少拉延的深度，这种方式主要在压料面处于部件的凸缘面时采用，通常压料面会出现一定的弯曲，为了降低拉延的深度的同时还能保证毛坯服贴压紧于压料面，需要将局部压料面加工成60度左右的倾斜角。如果夹角太小，就会导致皱纹的问题，但是夹角太大还会造成更为严重的回弹。同时，还需要在拉伸的过程中避免出现波纹，主要是由于凸模对于拉延毛坯有一定的作用，可以通过控制拉延的距离，避免你出现回弹，保证零部件的质量。

2.4加强对仿真技术的使用

冲压件的成型过程中，板材的成型处置模拟软件需要操作人员具有足够的技术能力和经验积累，目前由于不同的人员在经验和技术上的区别很大，使得不同人员的模拟结果会存在很大的出入。为了能够更好地使用仿真技术，企业需要加大投入，提高计算机硬件水平和软件水平，同时加强人才的引进，保证企业能够进一步充分地使用优化模拟软件，同时企业也需要加强对人才的培养，提升工人的计算机水平，满足冲压成型模拟的操作需求。

3、材料利用率提升方案

3.1产品造型分块优化

汽车车身冲压件中，侧围冲压件是车身冲压件空间几何尺寸最大，造型最复杂的冲压件，其材料利用率提升难度非常大，结构造型中侧围与后背门分块位置对整体材料利用率影响比较大，由于侧围成形深度非常大，导致侧围、后背门内外板材料消耗增加。如产品造型分开优化后，其材料利用率由原先的43.5%提升至43.8%。

左右纵梁的原来的成形工艺为拉深，拉深需要坯料尺寸为1348mm×365mm，后根据其工艺及成形技术条件，将其工艺由拉深优化为模具成形，优化后的坯料尺寸为1308mm×284mm，工艺优化后，其材料利用率由原来的69.8%提升至92.4%。

3.4工艺补充优化

工艺补充是冲压件模面比较重要的组成部分，其造型影响着材料利用率。通常，在保证产品成形性的前提下，产品角部拉深深度要和压料面几乎平齐，最大限度地降低拉深深度，一般工艺至少做8mm高的工艺补充，优化后的工艺做了3mm高的工艺补充，在宽度方向较少尺寸，此零件的材料利用率由原先的67.9%提升至68.2%。

4、结语

汽车冲压件材料利用率提升方法研究结果表明，冲压产品件造型分块结构方式、产品深度尺寸、冲压成型工艺及冲压工艺补充方案等对其冲压材料利用率提升影响至关重要，优化上述方案可以明显提升材料利用率。本文通过分析冲压产品工艺性，在保证整车性能的前提下，通过材料利用率的提升，达到车身成本的降低，提高产品市场竞争力，并实现汽车绿色制造。

参考文献

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