五金冲压件生产冲压阶段和缺陷的影响因素

发布时间:2021-03-08  发布者:ZZJ

   <一>、汽车生产冲压件阶段
  在整个汽车过程中,冲压板料成本约占汽车白车身成本的36%,整车材料利用率每提升1%,整车的材料工艺消耗将减少约10kg,单车成本能降低55元,日韩车企在材料利用率方面明显优于国内车企,成本控制上优点明显。以汽车车身上同样的20个关键冲压件的材料利用率为计算口径,日本丰田较好状态能达到63%,韩国现代较好状态能达到60%,而国内绝大部分车企是52%~57%,与日韩车企比较差距较大。根据同步工程的分析,当利用率到达54%以上后,提高难度越来越大,需要在设计的初期投人多时间和人力并开展前期同步工程对怎么提高利用率进行深入研究。
  五金冲压件材料利用率涉及面比较广,车身整体造型及分缝、产品新结构、冲压工艺编制、冲压模面设置、卷料的规格选择,模具结构、冲压设备、调试阶段及生产阶段的精细化提升等都将影响材料利用率,其中产品整体造型及产品本身结构对材料利用率的影响较为关键。把材料利用率提升的过程划分为5个阶段:1阶段:SE(同步或并行工程)阶段;2阶段:设计会签阶段;3阶段:预验收阶段;4阶段:精度恢复阶段;5阶段:量产稳定阶段。其中影响较大的是1阶段SE和2阶段设计会签。
  冲压件结构设计的不合理决定了材料利用率较低,并且由于冲压件的结构设计造成的材料利用率低而无法提升,冲压件的造型决定了材料利用率的上限,因此冲压件与否决定着然后材料利用率的高低。
  1、冲压件造型合理
  通过SE工程对冲压件结构研讨、排样布置等方式尽可能优化每件冲压件的材料可利用率,表1所示方案二合并的材料利用率高,造型的材料利用率低,常规设计的材料利用率高,如表2所示。
  因此冲压件设计阶段选择合理的造型结构非常重要,也直接影响着整车制造成本。
  2、冲压件分件合理
  通过与部门的研讨,在冲压件前期的设计阶段满足冲压件性能的前提下尽可能优化结构,达到零件的较大的材料利用率。冲压件数据两端凸出,不利于后期模具工艺的制定,也的影响了材料利用率。
  <二>、冲压缺陷的影响因素
  汽车金属制件在冲压成型过程中,可能会存在起皱、断裂、回弹等典型缺陷u,导致冲压缺陷的因素可归结为以下几点:
  1、材料性能
  理论上,通常应用成型曲线(FLD)表示板料成形性能,其中金属材料的应变硬化指数n和厚向硬度指数r对曲线拟合效果影响显著。在冲压变形中,应变硬化指数n越高,变形裕度越大,材料承载能力越强,但材料加工硬化能力随之增强,且易发生颈缩缺陷。厚向硬度指数r越大,材料拉伸性能越好,整体厚度变形均匀,金属板材一般具有较好的成形性。
  2、模具参数
  不同冲压方法应采用不同类型模具,同时对模具材料要求也有差异。模具表面硬度和粗糙度会对制件拉毛缺陷产生影响。模具工作表面有划伤,模具材料内部含有杂质,都会影响制件表面质量,使其产生拉伤、压痕等缺陷。
  凸、凹模之间的间隙,对冲压件质量有着重要的影响。若间隙过小,凸、凹模之间的材料会被二次剪切,断面出现较长的毛刺;若间隙过大,材料的弯曲与拉伸增大,容易形成厚度的毛刺,且制件会产生翘曲变形。因此,凸、凹模间隙应均匀合理。
  此外,凸、凹模圆角半径,对拉深件质量有着显著影响。若半径过大,板料与模具间的接触面积会减少,即板料处于悬空状态,进而易于产生起皱缺陷;若半径过小,板料挤压作用和摩擦阻力增大,制件表面容易产生断裂缺陷。
  因而,凸、凹模圆角半径选取不宜过大,也不能过小。
  3、工艺条件
  影响冲压缺陷的工艺参数主要包括压边力、冲压速度、拉延筋的设置、润滑油的使用以及成型工序的设定等。
  压边力过小以及压边圈上的润滑油过多,都会增大进料速度,进而引起板料起皱缺陷;压边力太大以及润滑条件不好,会引起凸模与材料相对滑动减弱,导致危险断面变薄破裂;由于大型制件结构的不对称性,板料在成型时材料流入速度不一致,因而需要在压边圈上设置拉延筋以控制不同区域的板料流入速度,使冲压件均匀变形;冲压工序的设置不是固定的,针对同一个零件,不同厂家可能会给出不同的工艺方案,但基本坚持一个原则,即在结构不发生干涉的情况下,尽可能采用较少的工序加工生产。
  另外,随着计算机技术的发展,目前可利用autoform/abaqus等多种CAE分析软件对冲压工艺过程进行数值模拟,优化工艺过程及参数,以降低冲压工艺缺陷,降低生产成本。

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