汽车覆盖件冲压成形的技术特点

发布者：admin　　发布时间：2024-03-13　　点击数：250

汽车覆盖件一般是指组成汽车驾驶室的内表面和外表面零件（不含骨架零件），如顶盖、车门、发动机罩、前围、后围、侧围、挡泥板、底板、后备箱盖等。

这些零件中，安装在车身内侧的称内覆盖件；安装在车身外侧的属外表面件，又称为外覆盖件。

汽车覆盖件的尺寸精度和形状精度都有很高的要求，尺寸精度主要是用以保证汽车大批量自动化生产的要求，同时也是保证整车质量要求的一个重要部分，而形状精度则是人们对汽车产品日益增长的美观化和艺术化要求所必须的。

因此，汽车覆盖件的生产水平在很大程度上，代表着一个企业甚至一个国家的冲压技术水平。


汽车覆盖件成形的特点
在板材冲压成形中，汽车覆盖件是最复杂的冲压件，零件上经常带有许多局部的凸起、筋条等形状，且零件尺寸大，毛坯相对厚度小，往往要经过成形、切边、翻边、冲孔等多道冲压工序甚至十几道工序才能得到一个汽车覆盖件的成品零件。

汽车覆盖件的复杂形状决定了毛坏的变形性质、变形分布以及变形过程也是非常复杂的，其变形性质既不是简单的拉深变形，也不是简单的胀形变形，而是拉深变形和胀形变形同时存在的复合变形。


毛坯的受力性质可以分为两部分，一部分是压料面上的毛坏，这部分毛坏的大部分区域在径向受拉应力，在切向受压应力，即毛坏主要在一拉一压的应力作用下产生塑性变形，其成形机理为拉深成形机理;另一部分是凸模下面的毛坏。

这部分毛坏在径向和切向均受到拉应力的作用，即毛还是在双向拉应力的作用下产生塑性变形的，其成形机理为胀形成形。

图1所示为某汽车覆盖件冲压成形过程中，不同部位的受力和变形性质汽车覆盖件的变形特点，使产品在成形过程中经常出现破裂、起皱、面畸变、表面凸凹及划伤、偏移线、尺寸精度不良、形状精度不良及刚度不足等多种质量问题。


因此，为得到高质量的汽车覆盖件，需要在冲压成形理论和技术方面，进行大量的研究与开发工作，在工艺、模具与冲压条件等各方面采取综合性措施。


汽车覆盖件成形的技术特点
破与成形极限图的应用汽车覆盖件在成形过程中，出现的破裂问题主要有两大类。

一类是由于传力区材料的强度不足，不能使变形区毛坯产生足够的塑性变形而产生的破裂，称为强度破裂;另一类是由于变形区材料的塑性变形能力不足而导致的破裂，称为塑性破裂。

塑性破裂一般是在两向拉应力下产生的，不能简单地用单向拉伸时得到的塑性指标来衡量材料的塑性变形能力，而需要用成形极限图来衡量材料的极限塑性变形。

图2中的SCV曲线是由毛还变形区内各点的最大变形连接而成的，称为变形区的变形曲线;FLD曲线表示该材料在两向拉应力作用下所能达到的最大变形，当SCV曲线达到FLD曲线时毛坯就会产生破裂。

板平面内不同的应变比所能产生的最大变形是不同的，因此，成形极限图可以较准确地反映板材在不同的受力状态(从单向拉应力到双向等拉应力的所有双向拉应力状态)下所能达到的最大变形。


变形状态曲线和成形极限曲线在汽车覆盖件冲压生产中，可利用成形极限图分析出现破裂问题的原因，根据变形情况制定合理的防止破裂的技术对策，也可以用它来进行拉深模调试、选择合理毛坯,以及进行生产过程监控等。

起皱和面畸变问题的防止与控制起皱，是汽车覆盖件冲压成形过程中经常出现的质量问题之·，也是控制难度比较大的质量问题。

汽车覆盖件冲压成形过程中出现的起皱可以分为压应力起皱、不均匀拉应力起皱和剪应力起皱等类型，不同类型的起皱，是在不同的直接受力状态下产生的，其部位也不同。


一般来说，可以通过不同部位和受力状态来分析判断起皱的原因，从而制定针对性的技术措施，如法兰面上的毛坏产的起皱，多是由于切向压应力过大引起的，可以通过加大压边力，或减小切向压应力的措施来解决。

在凹模内部产生的起皱，有的是由不均匀的拉应力引起的，有的是由剪应力引起的，往往要通过改变压料面上的进料阻力分布(如改变拉深筋的布置或高度变化等)，以使起皱区内拉应力的分布相对均匀，或使起皱区内的剪应力减小，从而防止起皱的产生。

面畸变是指在汽车覆盖件表面上产生的，很微小的局部凸凹(一般认为，局部凸凹的高度小于0.2mm时称为面畸变，大于0.2mm时称为起皱)。


当这种面畸变出现在外覆盖件上则会对整车的外观产生很大的影响，尤其是轿车的外覆盖件是不允许出现面畸变的。

面畸变与起皱只是程度上的区别，在形成机理、产生原因、影响因素及防止措施等方面基本相同，防止面畸变产生的手段就是要控制好面畸变产生区域，在冲压成形中的贴模过程。

汽车覆盖件的尺寸精度要求很高，汽车车身由几百个冲压件组成，冲压件之间用机械联接或焊接联接，覆盖件高的尺寸精度和互换性是车身人批量、全自动化生产的必要前提，汽车车身的各覆盖件之间要保证缝隙的均匀性(如前后车门之间、前车门与前侧围之间的缝隙宽度的最大、最小值之差不超过12mm，即相邻的覆盖件的边缘线平行度不超过1.2mm)楼线的一致性，从而保证整车外观的一致性与美感，汽车覆盖件的尺寸精度主要是靠模具来保证的。


但在冲压成形过程中，由于板厚方向应力差、塑性变形太小、纵断面的剪切应力和残余应力等原因，都会引起覆盖件的尺寸精度不良。其主要现象有角度变化、壁部翘曲、扭曲、棱线翘曲及凸模底部的形状冻结不良等。

在很多情况下，汽车覆盖件的尺寸精度不良和形状精度不良(即覆盖件的曲面与凸模或工艺模型的型面不符)是相互依存的，形状精度不良会导致尺寸精度不良。


因此，在解决尺小精度不良问题时，要考虑到对形状精度不良的影响，采取各方面的措施统筹解决，解决措施包括采用屈服极限o低、弹性模数E和塑性模数E’值大、硬化指数n值大的材料。

通过修正拉深筋、模圆角等措施增加压料面作用力，使凹模内部的毛坏受到较大的附加拉力，产生较大的塑性变形，以改善变形不均匀分布情况。

通过加大压边力、减轻润滑效果等措施增加对凹模内毛坯的附加拉力、用厚度较大的毛坏。


汽车车身外板等覆盖件都具有比较平缓的曲面，相对于板厚来说，其表面积非常大。当有外力作用在这类零件表面上时，覆盖件应当有一定的抵抗力，这就是覆盖件的刚度，通常用载荷F与受该载荷后，产生的挠度广之间的关系来表示覆盖件的刚度大小。

当精冲件上孔与孔之间或孔与边缘之间的即离中小于0.6 6(6为精冲件厚度)时，称为小孔距零件。

如图1所示的手拉葫芦右墙板，其材质为16Mn，料的厚8=4.5mm，A、B孔间距为2.5mm<0.6(0.6X4.5mm=2.7mm)，C孔与外边缘间距为2.16mm<0.6精冲这类零件时，若采用复合模一次成形，会由于凸凹模的刃口壁厚较薄，极易崩刃，导致寿命很知;若采用多工步连续模加工，最后落料时会破坏已冲出孔的尺寸精度，导致尺寸超差。


因此，这类零件属于工艺性较差的难加工零件。我们经过多年的探讨和实践，总结出一些加工此类零件的工艺方法介绍如下：

先用精冲复合模冲孔、落料。在B孔位置处，只冲出直径为12mm的孔，以增大孔间距，C孔位置处，只利用模具点出洋冲眼，然后在台钻上将B孔扩至图样尺寸，将C孔按图样尺寸钻出。

汽车覆盖件的刚度主要受板厚、零件曲率、材料性能、覆盖件的结构形状及毛坯在冲压过程中产生的塑性变形程度等因素的影响。


挠度与板材厚度的三次方成反比，板材的厚度越大，覆盖件的刚度就越强:覆盖件的曲率半径越大，刚度越差:材料的屈服极限越低，弹复量越小，覆盖件的刚度越强，材料的刚性系数值越大，覆盖件的刚度也越高为提高覆盖件刚度，在覆盖件上要设计出筋条、凸起等形状，以使断面形状惯性矩增加，受外力时的抗弯能力增强，覆盖件的刚度增大。

如带条形筋的汽车驾驶室顶盖(见图3)，比没有条形的顶盖的刚度大得多，对外覆盖件，要在不影响车身整体设计风格、风阻要求及外型美观的前提下，在冲压件型面上设计可以增强美感、流线感的筋条。


在进行拉深件设计时，适当增加--些浅拉深件的深度，使浅拉深件变为较深的拉深件，以增大毛坯在冲压过程中产生塑性变形的程度。

一般认为，毛坏的塑性变形伸长率S>3%时，才有较好的刚度:在冲模设计时，设计拉深筋、拉深槛或在冲压成形时增加压边力等，这些措施都有利于增加毛坏的塑性变形，增大胀形成分的比例，提高冲压件的刚性


结语
在汽车覆盖件的冲压成形中，毛坯的变形特点和出现的质量问题，都与一般的冲压件有较大的区别，所以汽车覆盖件的冲压成形技术在控制各种质量问题中，所需要考虑的问题也都有其特点。

在这方面，还有许多问题需要进行更深入地研究，以更好地掌握汽车覆盖件冲压成形时的基本变形规律，采取合理措施，生产出高质量的汽车覆盖件产品。