汽车侧围外板冲压工艺及模具设计

2024年1月4日发(作者：市场报告)

汽车侧围外板冲压工艺及模具设计

摘要：随着新能源汽车的发展和汽车轻量化的需要,先进的挤压铸造技术在汽车结构件上的应用将越来越广泛,如控制臂、摆臂、连杆、发动机支架、轮边支架等底盘件已部分应用铝合金材料制造。取代部分锻造生产高性能复杂结构件,替代低压和差压铸造、金属型重力铸造生产那些可靠性要求高的结构件已成汽车未来优选趋势。挤压铸造作为一种金属成形技术,固然有它自己特定的工艺特点和应用范围。生产中应根据零件的结构特点、性能要求、批量和生产条件等多种因素综合考虑,因此合理选择挤压铸造工艺方案是成功开发产品的关键。

关键词：汽车侧围外板；冲压工艺；模具设计

引言

汽车覆盖件是指覆盖车身和驾驶室的薄板类表面零件和内部零件。汽车覆盖件具有尺寸较大、厚度较薄、轮廓多为曲面、表面精度要求高等特点。汽车覆盖件模具工序繁多，通常包括拉伸、修边、冲孔、翻边、整形等多道工序。为了减少成形工序，降低模具开发成本，常将修边和冲孔合并成一道工序，称为修边冲孔模。修边冲孔模是汽车覆盖件模具中的一道重要工序，常放在拉伸之后进行，主要目的是将拉伸模的工艺补充部分和压料边缘压料面多余的部分切除。

1汽车侧围外板冲压工艺概述

冷冲压技术就是通过压力机驱动模具，使板料产生塑性变形而最终形成一定形状的塑性成形方法。冷冲压技术刚好能克服热冲压的缺点.但冷冲压以往是用在汽车覆盖件等薄板料的制造过程中，材料厚度在8mm以下。随着模具技术的进步，更好的模具材料、热处理方法、先进的设计方法，以及成形分析手段的发展，利用冷冲压冲制10mm以上的驱动桥后桥壳成为可能。目前，冲焊后桥壳的制造仍然以热冲压为主，冷冲压只占少数。但综合考虑制件质量、生产成本等因素，其实二者各有利弊，冷冲压与热冲压各有各的优点，其中，冷冲压成形件质量相对较差，但生产成本很低，生产效率也较高，因此适合大批量生产；而热冲压虽

然成形件质量相对较好，但其生产成本很高，生产周期也较长，不利于生产率的提高。基于以上考虑，目前各大后桥壳生产企业纷纷开始研究冷冲压技术。

2某车型翼子板介绍

汽车冲压覆盖件主要有侧围、翼子板、前后盖、门板等，这些零件尺寸较大，对品质要求较高，往往由主机厂自建车间生产。本文介绍的翼子板零件是汽车外表的覆盖件，这些零件既要保证强度，又要保证外表美观、内部功能完好，而且整体造型复杂搭配关系多，是白车身精度提升的关键零件。某车型翼子板(图1)尺寸为908mm×658mm×229mm，属于大型汽车覆盖件，其主棱线为小圆角，约R1.5mm，需对棱线进行锐化处理。翼子板使用的材料为HC180LB，厚度为0.65mm，力学性能如表1所示。锐棱成形圆角较小，违背常规的冲压原理，不利于板料的拉深成形。锐棱零件容易出现缩颈、拉裂、滑移线等不良缺陷，若要实现模具小R角成形板材，必须要从模具设计及制造等方面着手，这对模具制造而言是巨大的挑战。翼子板最终工艺方案：拉延→全周侧修边冲孔→翻边→翻边整形冲压。

图1某车型翼子板

表1HC180LB力学性能

3汽车侧围外板冲压工艺及模具设计

3.1挤压铸造铝合金材料选择

铝合金通常分为铸造铝合金和锻造铝合金等,而铸造铝合金又分为铝硅类、铝铜类、铝镁类和铝锌类等,锻造铝合金又分为很多系列,如2系、6系、7系等。

这些合金有的虽然成分相近,但使用性能和工艺性能差别很大,有的可通过热处理进一步强化,有的铸造成型困难等等,如何正确选择适合挤压铸造生产的铝合金材料,既能满足使用要求,同时又能满足挤压铸造工艺要求,这也是获得优质铸件的前提与保障。

3.2修边刀冲裁间隙的设置

冲裁间隙是高品质制件的基础保障。冲裁间隙与材料的料厚及抗剪强度有关，料厚越大，抗剪强度越大的材料，冲裁间隙越大。修边间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度及模具寿命有着重要的影响，间隙过大或者过小，都会使冲裁件尺寸与冲模工作部分尺寸的偏差增加。间隙过大，导致圆角带和断裂带增大，光亮带减少，毛刺过大；间隙过小，容易损坏凸模，影响模具寿命。根据经验，从抗剪强度在35kgf/mm2以下的软钢板到抗剪强度100kgf/mm2的高张力板。

3.3确定模具结构

依据上面的工艺分析结果，采用凸模不带压边圈，凹模中间采取气垫压料机构的形式设计模具。模具工作过程：模具工作时，利用压床气垫将托料块和托料杆顶起，放置坯料并定位合适，凸模装在上模，凹模装在下模。工作时，上模下行，凸模将料片与托料块和托料杆压紧；在压床压力下，凸模将托料装置和坯料同时向下推，坯料被逐渐压入凹模内，在凸、凹模共同作用下，产生塑性变形而制成所要求的制件。整个成形过程中，压床气垫压力保持不变，随着凸模下行，板料被加工成需要的形状。

3.4毛坯尺寸估计

在UG软件中，利用坯料工程中的毛坯尺寸估算功能，方便快捷地得到毛坯尺寸大小，然后检查、修补该零件层中的网格。网格检查要非常严格，必须让单元重叠、法向、单元尺寸和内角检查都通过，并且内部没有孔洞，否则难以算出毛坯轮廓。得出的外形不利于板料的裁剪，因此对反求结果进行矩形包络。

3.5研配要求

在锐棱模具制造过程中，模具型面研配是一道关键工序，锐棱模具制造研配过程应注意如下几点：⑴特征棱线在机加工和激光淬火之后，用胶布缠上盖好，保证不受损；⑵棱线两侧10mm型面保持轻微刀纹；⑶用硬油石相对于造型线斜45°推光，一般锐棱的地方不能推掉很多量，用油石交叉推三至四次，锐棱应该很光滑，否则检讨是否机加工到位；⑷型面研合时需要带零件研合，根据零件强压着色指示书，进行规范作业，凸凹模研配蓝油接触面必须均匀着色。

3.6模具冷却系统的选择与设计

在挤压铸造生产过程中,制件由高温的金属液挤入模具型腔,通过与模具的热交换冷却成形,模具要吸收高温金属液带来的热量,同时又通过空间与压铸机散热。一般情况下,吸收的热量要大于这种自然的散热量。在挤压铸造循环生产中,模具型腔的温度要发生很大的变化,铝合金挤压铸造时,模具型腔温度上下波动可达300℃左右。为了进行正常的挤压铸造生产,必须维持模具温度基本恒定。冷却系统的主要作用:使模具达到较好的热平衡状态和改善挤压铸造件顺序凝固条件,提高铸件的内部质量和表面质量,稳定铸件的尺寸精度,提高生产的效率,降低模具冷热交替应变力,提高模具使用寿命等。

结束语

汽车覆盖件修边冲孔模的设计比较复杂，若各工艺参数设置不合理，将会增大试模及修模的工作量，延长模具的设计周期，增加模具的设计成本。本文根据企业常用的设计经验，从受力筋条的设计、冲裁力及修边脱模力的计算、修边刀冲裁间隙的设置、修边废料刀的设计、滑料槽的设计等几个方面简述了修边冲孔模的设计要点。

参考文献

[1]温煌英.汽车尾箱盖护板热流道精密注塑模设计[J].现代塑料加工应用,2020,32(06):40-43.

[2]蔡凯武,程伟,林潇浩.汽车低压三芯互锁连接器插座注塑模具设计[J].现代塑料加工应用,2020,32(06):44-47.

[3]刘万勇,罗永宏,刘志敏,刘中阳,奚建胜.重型汽车前轴精确锻造成型技术开发.

[4]王跃.汽车冲压模具设计制造与维修[J].南方农机,2020,51(24):108+124.

[5]刘庆东.汽车塑料电镀装饰条注塑模具设计[J].中国塑料,2020,34(12):88-91.