汽车新技术论文(2)
汽车新技术论文篇二
汽车车身冲压技术
【摘要】随着经济的不断发展，汽车加工行业占据着国民经济增长的首要地位。冲压技术水平直接影响着汽车的质量水平。本文从汽车行业的发展趋势、汽车车身冲压模具的分类、汽车车身冲压技术及提高车身冲压件表面质量的主要途径等几个方面进行了分析。
【关键词】汽车;车身;冲压技术
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
近年来，由于汽车制造业的不断壮大，汽车车身冲压技术问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足，需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强车身冲压技术的研究，对我国汽车制造业的发展有着重要意义。
二、汽车行业的发展趋势
目前，汽车工业已成为众多国家的支柱性产业，是当今世界衡量一个国家发展水平的标志之一。根据相关资料表明，汽车国际贸易已占世界国际贸易总额的12%-15%，仅次于旅游、石油，居第三位。近年来，东南亚国家汽车工业的迅速发展，日本、美国在东南亚特别是在泰国的大量投资，不仅给我国汽车走向世界提出了更高的要求，而且造成了我国汽车工业如不大力发展，不参与国际竞争就有逐渐被淘汰的态势。目前我国汽车参与国际竞争的最大问题之一依然是汽车质量问题。车身冲压件是汽车结构和外观质量的基础。要提高整车质量就要从基础开始瞄准世界先进水平，掌握发展趋势，形成适合我国汽车工业发展的体系。
三、汽车车身冲压模具的分类
1、成形模的结构
汽车车身覆盖件的成形通常是使用拉延和成形的复合模。冲模结构根据零件形状和压力机类型而定，但主要使用双动拉深模或反向拉延模。
2、冲裁模的结构
冲裁模通常是落料和冲孔复合模，有时也受零件形状或工序数的限制等含翻边模成为组合模具。为了保证模具质量及延长寿命，要解决好冲模变形部分的问题。
3、弯曲模的结构
弯曲成形按成形方法分为挤压成形和剪切成形
四、汽车车身冲压技术
1、冲模设计
冲模设计在新冲压件定型后才能进行。通常是根据冲压件的形状、冲模所用的材料进行详细设计。模具设计者除了要考虑零件的质量、生产性能、成本等主要因素外，还要考虑零件制造的工艺性。
(1)冲压件加工工艺序数
车身冲压件工序数是衡量冲压工艺水平的重要标志之一。工序数的多少将直接影响到压力机数量、工装数量、传送装置数量、占地面积、人员及动能消耗等。所以冲压件工序数是影响冲压厂投资规模和冲压件制造成本的关键因素。
目前，我国汽车冲压件的加工工序数，是根据冲压件结构，由冲压工艺人员确定的。在产品开发及设计时，重视整车性及效果，而冲压件的工艺性及经济性考虑的不够，冲压工序数较多。国外各大汽车制造厂把冲压工序数设计作为降低汽车制造成本的重要途径，在载货汽车及普及型轿车车身覆盖件的最先进设计中，冲压工序数不超过4序(个别零件为5序)，平均工序数为3.2序，一般轿车覆盖件的工序数略高于载货汽车。
(2)合理的总成分块及零件结构
汽车车身总成分块的大小，将影响冲压件数量的多少及冲压件尺寸的大小。总成分块小，冲压件数量多，相应冲压线数量及冲模数量增多，焊接工作量增大，制造成本相应增高，并增加了生产管理的难度。总成分块大，不但汽车外形美观，而且冲压件数量、冲压线数量、工装数量少，焊接工作量相应减少，生产组织方便，制造成本较低。
(3)左右件对称设计
左右件对称设计，不仅使整车外形美观，而且在制造过程中可以减少设备、工装、劳动人员及降低成本。大型覆盖件在工艺设计时，左右件对称冲压件一般分别拉延成形，单独生产。中小型左右对称冲压件一般采用成双拉延、成双生产工艺。成双生产时，中间切断废料宽度一般为6-10mm，而单件生产时其衬料面、工艺补充部分及修边余量累计尺寸一般为40-120mm，二者相比，成双生产可以节约可观的材料。从冲模数量上分析，如一冲压件成双生产需6道工序，单件生产则需10-12道工序，节省工装数约1倍。中小型左右对称冲压件成双生产工艺将进一步得到完善和发展。
2、冲压成形加工方法及主要工序设计
(1)拉延工艺
拉延工艺是决定零件表面形状的主要工艺，应考虑的设计要点有:模具型槽形状;冲压方向(是否有负角、冲孔及材料流动情况);防皱压边圈的形状、尺寸和位置;成形压力;下道工序加工方法;冲压件表面质量(特别是外表面件质量);进给方向等。汽车覆盖件应重点考虑零件的变形、细小凸凹、张力、刚性、凹坑等特殊问题。
(2)修边、冲孔工艺
剪切加工是以修边、冲孔工艺为主，其设计要点有:冲压方向切断面的强度;冲模刃口的选择;废料处理(废料形状、盛废料装置、废料滑槽角度);操作性(卸料装置);加工压力;冲模刚性等。
(3)凸缘工艺
弯曲加工的凸缘工艺角的设计要点:成形性(防止材料切口不发生弯曲R的设定以及防止拉伸凸缘、伸缩凸缘产生成形缺陷);回弹的预测;冲压方向;冲模强度及刚性;操作性等。
3、工艺设计中的关键技术
(1)冲压方向的合理选择
冲压方向选择是模具设计中的重要内容，它不但决定能否拉延出满意的拉延件来，而且影响到工艺补充部分的多少和压料面形状。冲压方向包括两个方面内容，即制作的位置和工艺特征的加工方向。从局部来说，每个工艺特征都有其最佳的冲压方向。然而，覆盖件冲压加工工序往往包含多个工艺特征，而每个工艺特征的最佳冲压方向往往是不一致的。因此，确定一个工艺特征的冲压方向，不仅要考虑此特征的冲压可行性，而且要考虑和其它工艺特征的协调问题。所以在工序设计过程中，确定一个工序所有工艺特征的冲压方向是一个优化问题。
汽车覆盖件大多数是复杂的空间曲面形状，由薄板拉延成形的，变形情况非常复杂，对其冲压方向进行优化是必不可少的。在进行冲压方向优化过程中，首先分析冲压过程中材料的流动，提出确定冲压方向的原则，根据该原则建立数学模型，再编程利用CAD技术对冲压方向进行优化。
(2)工艺补充部分设计
为了实现拉延成形，需要在覆盖件本体以外添加一些具有一定形状的材料，以构成拉延工序件，这些添加的部分称为工艺补充部分。一般来说，工艺补充部分都是沿制件翻边线向外延伸，再逐步改变形状，把原来产品上尖利的拐角部分转变为球形拐角;把原来不封闭的地方转变成封闭型腔;把原来深浅不一的拉延深度逐步转变为比较均匀的拉延深度;把补充部分形成拉延件的侧壁，改善冲压件在后工序施工时的定位条件。
工艺补充部分主要包括工艺延伸面和压料面两部分，这些部分将在后续工序中被切除。因此，在能够拉延出满意的拉延件的条件下，尽可能减少工艺补充部分，工艺延伸面的主要作用是使拉延件容易成形，包括形成形状比较简单的外形侧壁，以及增加局部壁高度，使制件各处拉延深度较为均匀，凹模型面形状简化，材料同步变形，以防产生颤动线和偏移线。拉延件上与压料圈相接触的部分称为压料面，它可以是拉延件本体的一部分，也可以由工艺补充部分组成。在覆盖件拉延时，为防止起皱，采用压料圈将毛坯压紧，就必须有压料面。
(3)凸凹模型面生成
覆盖件模具主要有凸模、凹模和压料模3大块组成，而凸凹模型面将决定覆盖件的外形，压料面对冲压各个过程中的制件，是否产生微裂纹和皱纹起决定作用，为了便于拉延成形，要求压料面平滑、光顺，不能有异常的凸凹模型面。形成的凸凹模型面，不需要生成图纸，直接用CAM程序进行加工仿真，以检验凸凹模型面生成的正确性。
(4)合理设计拉延筋
为了有效地控制材料的流动状态，应在压料面上设置拉延筋，拉延筋设置的具体方法如下。
a.根据拉延变形中不同的要求来布置拉延筋。如为了提高材料变形程度，保证制件刚性，增大材料变形阻力，可沿凹模口设置整周或间断的压料筋1-3根。如为了防止毛坯起皱，增加径向拉应力，分散切向拉应力，可在容易起皱部位设置局部短筋等。
b.根据凹模口形状的差别设置拉延筋，如在凹模口的直线处，设置1-3条呈塔形分布的拉延筋;在圆弧半径较小的凹口和凸口处，因变形阻力大可不设筋;在圆弧半轻较大的凸口和凹口处，除设置一条长筋外，还要在两端各设置一条短筋，以调节进料阻力，防止拉延制件的起皱与断裂。
五、提高车身冲压件表面质量的主要途径
采用带清洗的开卷落料自动线和开卷剪切线，以提高毛坯的表面质量;采用带钢板分层、码垛装置的斡板机，以免毛坯表面划伤;采用毛坯清洗除油机(主要由除油清洗机和辊轧机组成)，以清除毛坯表面污物，清除冷轧钢板失效产生的滑移线和剪切钢板产生的毛刺，并使毛坯表面涂上均匀的拉延油;提高机械化水平，降低劳动强度，从而减少了人为造成的冲压件表面缺陷的问题;提高冲压厂房的清洁度，改善冲压车间周围的环境，采用封闭厂房和较好的地面涂料;将零件装入结构合理的工位器具内，以免零件间因接触而擦伤
六、汽车车身冲压技术的重要性
随着我国汽车工业的发展，尤其轿车的开发，提高汽车车身制造水平和质量已引起人们的重视。影响汽车车身制造水平和质量的原因是多方面的(如原材料、产品设计、附配件、制造和检测、工装设计与制造等)。我们认为提高汽车车身的制造技术水平和质量，应把各方面的因素作为车身制造技术的系统工程来研究。在整个汽车车身制造系统工程中，冲压是基础，在冲压件制造水平低，质量差的条件下，焊装和涂装工艺再先进，也不能生产出高质量的车身。
七、结束语
通过对汽车车身冲压技术的问题分析，进一步明确了冲压技术在汽车车身中的重要性。因此，在汽车制造的后续发展中，要加强车身冲压技术水平的提高，促进汽车制造业的发展。
参考文献：
[1]刘英海 国外汽车冲压技术 汽车工厂设计 2010年
[2]李延录 汽车车身覆盖件冲压工艺现状及发展 汽车工艺与材料 2009年
[3]曲日俭 我国汽车车身冲压技术水平和发展方向 汽车工艺 2009年
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