汽車新技術(shù)論文(2)
汽車新技術(shù)論文篇二
汽車車身沖壓技術(shù)
【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車加工行業(yè)占據(jù)著國民經(jīng)濟(jì)增長的首要地位。沖壓技術(shù)水平直接影響著汽車的質(zhì)量水平。本文從汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢、汽車車身沖壓模具的分類、汽車車身沖壓技術(shù)及提高車身沖壓件表面質(zhì)量的主要途徑等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】汽車;車身;沖壓技術(shù)
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、前言
近年來，由于汽車制造業(yè)的不斷壯大，汽車車身沖壓技術(shù)問題得到了人們的廣泛關(guān)注。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在一些問題和不足，需要改進(jìn)，在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的新時(shí)期，加強(qiáng)車身沖壓技術(shù)的研究，對(duì)我國汽車制造業(yè)的發(fā)展有著重要意義。
二、汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢
目前，汽車工業(yè)已成為眾多國家的支柱性產(chǎn)業(yè)，是當(dāng)今世界衡量一個(gè)國家發(fā)展水平的標(biāo)志之一。根據(jù)相關(guān)資料表明，汽車國際貿(mào)易已占世界國際貿(mào)易總額的12%-15%，僅次于旅游、石油，居第三位。近年來，東南亞國家汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，日本、美國在東南亞特別是在泰國的大量投資，不僅給我國汽車走向世界提出了更高的要求，而且造成了我國汽車工業(yè)如不大力發(fā)展，不參與國際競爭就有逐漸被淘汰的態(tài)勢。目前我國汽車參與國際競爭的最大問題之一依然是汽車質(zhì)量問題。車身沖壓件是汽車結(jié)構(gòu)和外觀質(zhì)量的基礎(chǔ)。要提高整車質(zhì)量就要從基礎(chǔ)開始瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，掌握發(fā)展趨勢，形成適合我國汽車工業(yè)發(fā)展的體系。
三、汽車車身沖壓模具的分類
1、成形模的結(jié)構(gòu)
汽車車身覆蓋件的成形通常是使用拉延和成形的復(fù)合模。沖模結(jié)構(gòu)根據(jù)零件形狀和壓力機(jī)類型而定，但主要使用雙動(dòng)拉深?；蚍聪蚶幽?。
2、沖裁模的結(jié)構(gòu)
沖裁模通常是落料和沖孔復(fù)合模，有時(shí)也受零件形狀或工序數(shù)的限制等含翻邊模成為組合模具。為了保證模具質(zhì)量及延長壽命，要解決好沖模變形部分的問題。
3、彎曲模的結(jié)構(gòu)
彎曲成形按成形方法分為擠壓成形和剪切成形
四、汽車車身沖壓技術(shù)
1、沖模設(shè)計(jì)
沖模設(shè)計(jì)在新沖壓件定型后才能進(jìn)行。通常是根據(jù)沖壓件的形狀、沖模所用的材料進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。模具設(shè)計(jì)者除了要考慮零件的質(zhì)量、生產(chǎn)性能、成本等主要因素外，還要考慮零件制造的工藝性。
(1)沖壓件加工工藝序數(shù)
車身沖壓件工序數(shù)是衡量沖壓工藝水平的重要標(biāo)志之一。工序數(shù)的多少將直接影響到壓力機(jī)數(shù)量、工裝數(shù)量、傳送裝置數(shù)量、占地面積、人員及動(dòng)能消耗等。所以沖壓件工序數(shù)是影響沖壓廠投資規(guī)模和沖壓件制造成本的關(guān)鍵因素。
目前，我國汽車沖壓件的加工工序數(shù)，是根據(jù)沖壓件結(jié)構(gòu)，由沖壓工藝人員確定的。在產(chǎn)品開發(fā)及設(shè)計(jì)時(shí)，重視整車性及效果，而沖壓件的工藝性及經(jīng)濟(jì)性考慮的不夠，沖壓工序數(shù)較多。國外各大汽車制造廠把沖壓工序數(shù)設(shè)計(jì)作為降低汽車制造成本的重要途徑，在載貨汽車及普及型轎車車身覆蓋件的最先進(jìn)設(shè)計(jì)中，沖壓工序數(shù)不超過4序(個(gè)別零件為5序)，平均工序數(shù)為3.2序，一般轎車覆蓋件的工序數(shù)略高于載貨汽車。
(2)合理的總成分塊及零件結(jié)構(gòu)
汽車車身總成分塊的大小，將影響沖壓件數(shù)量的多少及沖壓件尺寸的大小?？偝煞謮K小，沖壓件數(shù)量多，相應(yīng)沖壓線數(shù)量及沖模數(shù)量增多，焊接工作量增大，制造成本相應(yīng)增高，并增加了生產(chǎn)管理的難度?？偝煞謮K大，不但汽車外形美觀，而且沖壓件數(shù)量、沖壓線數(shù)量、工裝數(shù)量少，焊接工作量相應(yīng)減少，生產(chǎn)組織方便，制造成本較低。
(3)左右件對(duì)稱設(shè)計(jì)
左右件對(duì)稱設(shè)計(jì)，不僅使整車外形美觀，而且在制造過程中可以減少設(shè)備、工裝、勞動(dòng)人員及降低成本。大型覆蓋件在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，左右件對(duì)稱沖壓件一般分別拉延成形，單獨(dú)生產(chǎn)。中小型左右對(duì)稱沖壓件一般采用成雙拉延、成雙生產(chǎn)工藝。成雙生產(chǎn)時(shí)，中間切斷廢料寬度一般為6-10mm，而單件生產(chǎn)時(shí)其襯料面、工藝補(bǔ)充部分及修邊余量累計(jì)尺寸一般為40-120mm，二者相比，成雙生產(chǎn)可以節(jié)約可觀的材料。從沖模數(shù)量上分析，如一沖壓件成雙生產(chǎn)需6道工序，單件生產(chǎn)則需10-12道工序，節(jié)省工裝數(shù)約1倍。中小型左右對(duì)稱沖壓件成雙生產(chǎn)工藝將進(jìn)一步得到完善和發(fā)展。
2、沖壓成形加工方法及主要工序設(shè)計(jì)
(1)拉延工藝
拉延工藝是決定零件表面形狀的主要工藝，應(yīng)考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有:模具型槽形狀;沖壓方向(是否有負(fù)角、沖孔及材料流動(dòng)情況);防皺壓邊圈的形狀、尺寸和位置;成形壓力;下道工序加工方法;沖壓件表面質(zhì)量(特別是外表面件質(zhì)量);進(jìn)給方向等。汽車覆蓋件應(yīng)重點(diǎn)考慮零件的變形、細(xì)小凸凹、張力、剛性、凹坑等特殊問題。
(2)修邊、沖孔工藝
剪切加工是以修邊、沖孔工藝為主，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)有:沖壓方向切斷面的強(qiáng)度;沖模刃口的選擇;廢料處理(廢料形狀、盛廢料裝置、廢料滑槽角度);操作性(卸料裝置);加工壓力;沖模剛性等。
(3)凸緣工藝
彎曲加工的凸緣工藝角的設(shè)計(jì)要點(diǎn):成形性(防止材料切口不發(fā)生彎曲R的設(shè)定以及防止拉伸凸緣、伸縮凸緣產(chǎn)生成形缺陷);回彈的預(yù)測;沖壓方向;沖模強(qiáng)度及剛性;操作性等。
3、工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)
(1)沖壓方向的合理選擇
沖壓方向選擇是模具設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，它不但決定能否拉延出滿意的拉延件來，而且影響到工藝補(bǔ)充部分的多少和壓料面形狀。沖壓方向包括兩個(gè)方面內(nèi)容，即制作的位置和工藝特征的加工方向。從局部來說，每個(gè)工藝特征都有其最佳的沖壓方向。然而，覆蓋件沖壓加工工序往往包含多個(gè)工藝特征，而每個(gè)工藝特征的最佳沖壓方向往往是不一致的。因此，確定一個(gè)工藝特征的沖壓方向，不僅要考慮此特征的沖壓可行性，而且要考慮和其它工藝特征的協(xié)調(diào)問題。所以在工序設(shè)計(jì)過程中，確定一個(gè)工序所有工藝特征的沖壓方向是一個(gè)優(yōu)化問題。
汽車覆蓋件大多數(shù)是復(fù)雜的空間曲面形狀，由薄板拉延成形的，變形情況非常復(fù)雜，對(duì)其沖壓方向進(jìn)行優(yōu)化是必不可少的。在進(jìn)行沖壓方向優(yōu)化過程中，首先分析沖壓過程中材料的流動(dòng)，提出確定沖壓方向的原則，根據(jù)該原則建立數(shù)學(xué)模型，再編程利用CAD技術(shù)對(duì)沖壓方向進(jìn)行優(yōu)化。
(2)工藝補(bǔ)充部分設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)拉延成形，需要在覆蓋件本體以外添加一些具有一定形狀的材料，以構(gòu)成拉延工序件，這些添加的部分稱為工藝補(bǔ)充部分。一般來說，工藝補(bǔ)充部分都是沿制件翻邊線向外延伸，再逐步改變形狀，把原來產(chǎn)品上尖利的拐角部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐喂战?把原來不封閉的地方轉(zhuǎn)變成封閉型腔;把原來深淺不一的拉延深度逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^均勻的拉延深度;把補(bǔ)充部分形成拉延件的側(cè)壁，改善沖壓件在后工序施工時(shí)的定位條件。
工藝補(bǔ)充部分主要包括工藝延伸面和壓料面兩部分，這些部分將在后續(xù)工序中被切除。因此，在能夠拉延出滿意的拉延件的條件下，盡可能減少工藝補(bǔ)充部分，工藝延伸面的主要作用是使拉延件容易成形，包括形成形狀比較簡單的外形側(cè)壁，以及增加局部壁高度，使制件各處拉延深度較為均勻，凹模型面形狀簡化，材料同步變形，以防產(chǎn)生顫動(dòng)線和偏移線。拉延件上與壓料圈相接觸的部分稱為壓料面，它可以是拉延件本體的一部分，也可以由工藝補(bǔ)充部分組成。在覆蓋件拉延時(shí)，為防止起皺，采用壓料圈將毛坯壓緊，就必須有壓料面。
(3)凸凹模型面生成
覆蓋件模具主要有凸模、凹模和壓料模3大塊組成，而凸凹模型面將決定覆蓋件的外形，壓料面對(duì)沖壓各個(gè)過程中的制件，是否產(chǎn)生微裂紋和皺紋起決定作用，為了便于拉延成形，要求壓料面平滑、光順，不能有異常的凸凹模型面。形成的凸凹模型面，不需要生成圖紙，直接用CAM程序進(jìn)行加工仿真，以檢驗(yàn)凸凹模型面生成的正確性。
(4)合理設(shè)計(jì)拉延筋
為了有效地控制材料的流動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)在壓料面上設(shè)置拉延筋，拉延筋設(shè)置的具體方法如下。
a.根據(jù)拉延變形中不同的要求來布置拉延筋。如為了提高材料變形程度，保證制件剛性，增大材料變形阻力，可沿凹?？谠O(shè)置整周或間斷的壓料筋1-3根。如為了防止毛坯起皺，增加徑向拉應(yīng)力，分散切向拉應(yīng)力，可在容易起皺部位設(shè)置局部短筋等。
b.根據(jù)凹?？谛螤畹牟顒e設(shè)置拉延筋，如在凹?？诘闹本€處，設(shè)置1-3條呈塔形分布的拉延筋;在圓弧半徑較小的凹口和凸口處，因變形阻力大可不設(shè)筋;在圓弧半輕較大的凸口和凹口處，除設(shè)置一條長筋外，還要在兩端各設(shè)置一條短筋，以調(diào)節(jié)進(jìn)料阻力，防止拉延制件的起皺與斷裂。
五、提高車身沖壓件表面質(zhì)量的主要途徑
采用帶清洗的開卷落料自動(dòng)線和開卷剪切線，以提高毛坯的表面質(zhì)量;采用帶鋼板分層、碼垛裝置的斡板機(jī)，以免毛坯表面劃傷;采用毛坯清洗除油機(jī)(主要由除油清洗機(jī)和輥軋機(jī)組成)，以清除毛坯表面污物，清除冷軋鋼板失效產(chǎn)生的滑移線和剪切鋼板產(chǎn)生的毛刺，并使毛坯表面涂上均勻的拉延油;提高機(jī)械化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，從而減少了人為造成的沖壓件表面缺陷的問題;提高沖壓廠房的清潔度，改善沖壓車間周圍的環(huán)境，采用封閉廠房和較好的地面涂料;將零件裝入結(jié)構(gòu)合理的工位器具內(nèi)，以免零件間因接觸而擦傷
六、汽車車身沖壓技術(shù)的重要性
隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其轎車的開發(fā)，提高汽車車身制造水平和質(zhì)量已引起人們的重視。影響汽車車身制造水平和質(zhì)量的原因是多方面的(如原材料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、附配件、制造和檢測、工裝設(shè)計(jì)與制造等)。我們認(rèn)為提高汽車車身的制造技術(shù)水平和質(zhì)量，應(yīng)把各方面的因素作為車身制造技術(shù)的系統(tǒng)工程來研究。在整個(gè)汽車車身制造系統(tǒng)工程中，沖壓是基礎(chǔ)，在沖壓件制造水平低，質(zhì)量差的條件下，焊裝和涂裝工藝再先進(jìn)，也不能生產(chǎn)出高質(zhì)量的車身。
七、結(jié)束語
通過對(duì)汽車車身沖壓技術(shù)的問題分析，進(jìn)一步明確了沖壓技術(shù)在汽車車身中的重要性。因此，在汽車制造的后續(xù)發(fā)展中，要加強(qiáng)車身沖壓技術(shù)水平的提高，促進(jìn)汽車制造業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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[3]曲日儉 我國汽車車身沖壓技術(shù)水平和發(fā)展方向 汽車工藝 2009年
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