汽车冲压件成形新工艺

1 导言
      国内外轿车制作和使用环境的不断改变，对轿车车身的开发提出了更高的要求。尽管遭到出资本钱、工艺可靠性等要素的困扰，国内一些中小企业还把优化现有出产工艺作为企业发展的首选，但在国外以及国内的一些大型企业中已开端广泛研讨和开发板料成形新技能、新工艺，如内高压成形、液压拉深、热成形和旋转落料等。选用新工艺有很多技能上的优势，能够进步资料利用率，削减零件制作工序，下降出产本钱。

2 液压拉深技能

      拉深成形广泛使用于航空航天、轿车和电子等范畴，传统的拉深模由刚性凸模、压边圈和凹模构成，拉深进程中，凸模底部资料几乎不发作塑性变形，坯料的首要变形区是凸缘区。该区域资料在周向压应力和径向拉应力效果下发作塑性变形并被逐步拉入凹模内转化构成筒壁。液压拉深技能是在原理和办法上不同于传统拉深办法的一种新技能，它包含液压深拉深和液压正拉深2种。
    2.1传统刚性拉深模的局限性
    在传统的拉深进程中，极限拉深系数首要遭到筒壁传递拉应力才干的约束，拉深时筒壁所受拉应力超过极限拉应力时，将发作拉裂现象。此外，传统的刚性拉深工艺在削减拉深工序，下降模具本钱，进步拉深件尺度精度和外表粗糙度以及习惯多品种小批量出产等方面遭到必定约束，而液压拉深技能在这些方面则表现出较显着的优势。
    2.2液压深拉深
    2.2.1液压深拉深原理
    液压深拉深是利用压力介质进行成形，首要使用在双动液压机上，液体介质一般为油或水。
    2.2.2液压深拉深模具结构
    液压深拉深模鄙人模设置压力介质容器作为液压腔，并用于紧固凹模。液压容器与压机的压力调理设备相连，用一个夹紧环将凹模固定在液压容器上，一起环上开有槽。可将走漏的液体排放出去。上模则由拉深凸模和压边圈构成，压边圈上装有1个溅油环，用来收集走漏的液体。液压深拉深模具结构如图1所示。
 2.2.3液压深拉深成形办法
    液压深拉深成形办法首要包含：机械液压拉深法、动态机械液压拉深法和径向加压机械液压拉深法。在根本状态下压机是打开的，液压容器内充溢液体。坯料放在凹模上后压机闭合，压边圈压紧坯料。开端成形。拉深凸模进入液压容器，液压容器内液体发作压力。成形进程中板料一直紧压在凸模上。由与液压容器相连的调理体系依据工件不同拉深深度调理液压容器内的压力。
    2.2.4液压深拉深成形的长处
    成形进程中拉深凸模经过压入液压容器发作向各个方向效果的压力，并行将成形的坯料一直紧压在凸模外表，加大了凸模与坯料之间的附着冲突。使拉深力大为进步，并且成形件精度较高，还有利于削减回弹。此外。因为板料不是在刚性圆角上进行拉深。而是被经过空隙的液体压力拉深，因此成形件应力散布均匀。外表质量高。一起，因为成形工序削减。使模具费用削减，本钱下降。
    2.3液压正拉深
    轿车上的大面积构件，如车盖、车门或发动机罩等。按其造型在构件中部抗翘曲强度很小，原因是构件中部变形程度小，资料达不到满足的强化处理，当掩盖件接受很小的外力时就会发作变形，因此构件的稳固性低。会对轿车的磕碰行为和抗冲击强度发作不良影响。液压正拉深办法是一种既能够处理上述问题又能够下降模具费用的成形工艺。
    2.3.1液压正拉深原理与模具结构
    液压深拉深是利用压力介质（大多是油水乳剂）进行成形。拉深进程中，大面积板坯凭借液压四周紧密地压紧在凹模和压边圈（这儿以液压容器的方式呈现）之间。液压乳剂经过一个增压器充入液压容器中。并构成必定的压力，这时板坯有操控地向上兴起。并且在终究成形构件的整个面上进行预拉深，直到工件的中间面积贴到凸模上。预拉深后，压边圈、板坯和凹模构成的全体压向凸模，此进程中液压乳剂被揉捏。压力能够坚持不变、递加或许递减的方式调整，拉深进程完毕后，液压乳剂的压力从头发作，使板坯紧压在凸模上到达抱负的形状。模具结构。
2.3.2液压正拉深的长处
    因为板坯不与凸模或许凹模冲突，而是经过液压乳剂将板坯揉捏到凸模上，不只模具磨损小，耐用度高。并且工件可到达较抱负的外表质量。此外，因为使用液压正拉深工艺费用低于传统工艺。用1副模具能够加工各种资料（钢、铝）和任何厚度的板料，并且一般能够节约一个加工工序，模具费用大为下降。

3 管状内高压成形技能

    内高压成形技能在加工几许形状杂乱的空心件方面具有显着的技能和经济优势。20世纪90年代中期，管状内高压成形技能开端使用于轿车范畴，现在在欧洲、美国和韩国轿车制作业已经得到很好的使用。
    3.1内高压成形工艺相对于传统工艺的优势以轿车上的排气管为例，传统排气管的制作办法有2种：一是选用全体铸造件，因为选用的是铸造工艺，因此不只尺度精度无法确保，并且零件外表质量很差；二是选用薄钢管成形，行将几根钢管独自成形，然后将其焊接在一起，缺陷是零件多、本钱高，且整个排气体系焊缝多。
    运用内高压成形技能不只能制作几许形状杂乱的构件，零件重量轻，并且加工的零件是全体，不只没有焊缝，能够削减腐蚀，并且成形零件精度高；此外，因为冷作硬化能进步成形零件的刚性，零件在发作磕碰时更有优势。
    3.2管状内高压成形原理及模具结构
    内高压成形技能是一种冷成形工艺，可用来加工管坯等尺度形状杂乱的空心件。在密闭的模具内经过水压从管子内侧使金属管胀大。模具由上、下模组成。经过压机行程以及油缸托架高度决定装模高度，依据行程或压力可调理轴向缸调理密封压头使管坯密封，然后进一步推进管坯两头使其镦粗。模具结构示意图。
  3.3内高压成形的特色及首要使用范畴
    内高压成形坯料一般选用半成品，如拉拔管、焊接管、双层管或许揉捏型材、预成形板坯等断面为圆形的管坯。出产中如果工件因为其几许形状或许特别要求而不能被胀形到终究尺度，还需对工件进行切开、冲压或许铣削加工。
    在实践使用方面，内高压成形工艺以其结构和规划的多样性成功地使用在出产强度高、寿命长、重量轻的零部件上，如轿车排气管（见图4）、前、后悬挂、底盘和结构零件等。现在，欧宝Corsa的发动机支架、BMW仪表盘支撑梁以及群众公司某汽油发动机排气管制作都选用内高压成形技能。
    4.1选用热成形技能的优越性
    热成形技能最早使用于航天、航空等范畴，近些年来，为减轻零部件重量，进步车身防撞才干，很多新资料也开端使用到轿车制作中。这些新资料强度高、性能优越，但有一个一起的特色，那就是在常温下，资料的塑性变形规模很窄，所需成形力大、易开裂，回弹严峻且成形困难，但在高温条件下就大不相同。例如，钛合金钣金件只要在必定的高温（550～750℃）下，其成形性能才干充分发挥；使用热成形工艺加工硼合金钢不只能够大幅进步资料可成形性，下降成形力，并且成形零件强度、精度高，回弹小，特别合适出产超高强度防撞梁和B柱加强板。现在广泛选用热成形工艺的资料包含硼合金钢、钛合金、镁合金等。
    4.2热成形的特色
    在热成形进程中，因为热应力的存在，资料极易发作裂纹，一般能够选用经过添加工序，将总变形量化小分解到各成形工序的办法加以处理；起皱能够在添加工序的基础上，经过过渡结构来消除。可是添加工序不只要添加模具数量，并且每道工序后坯料外表会因氧化和温度不平等原因使模具滑动面之间极易卡死，故热成形模具结构应尽可能简略。
    4.3热成形工艺的缺陷
    热成形工艺作为一种新式、特别工艺也有其本身的缺陷。除了热成形零件后续加工难度大，热成形工序并入现有冲压车间困难外，与一般金属模具比较，因为受模具资料强度挑选、热处理工艺拟定办法、高应力会集、模具外表温度频频升高和下降以及模具型腔外表高温软化加重磨损等要素的影响，热成形模具常常会呈现塑性变形失效、疲惫失效和冷热疲惫失效等问题，下降了模具使用寿命。

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