1前言
现在，汽车是世界很多人出行时依赖的可靠快速工具。这项“冲压成型工艺”是生产当代汽车的关键方法，并且未来在汽车生产中将承担更关键的角色。同时，冲压成型工艺的持续改进是各相关行业共同努力的成果。具体来说，涉及冲压工艺的诸多领域，包括加工材料、冲压设备、模具制造设备、模具钢材、热处理工艺、表面处理技术、润滑材料以及CAD/CAM/CAE系统等，通过行业间的合作研发，成功攻克了冲压工艺中的成型性能、加工精度和耐用性等难题，推动冲压工艺技术取得当前的发展水平，接下来将阐述涵盖这些关联行业的冲压工艺技术发展历程。
2冲压加工相关技术的进步
2.1冲压加工钢板材料的进步
1960年代末期，日本汽车厂商采用国内最优等级的原材料，借助从美国订购的模具开展零件的冲压测试，然而无论怎样更改模具设计或调整压制参数，始终无法达成冲压成型目标，而选用美国供应的物料进行试验时，则完全没有阻碍，能够顺利实现冲压成型。二十世纪七十年代末期，日本凭借其自主研发的成型技术，生产出欧洲汽车制造企业同类车型的零件，圆满实现了成型加工任务。在此项成功实践中，日本钢铁行业与汽车产业相关领域通过频繁交流，在钢板材料研发方面发挥了重要作用。此后，逐渐构建起钢铁企业与客户协同进行材料创新的工作模式。当前，源自日本钢铁联盟的规范，即JFS标准，推动了冲压工艺的进步，其特点在于材料兼具优良品质与经济实惠。
2.2冲压加工机械
日本冲压制造业初始阶段应用的成型设备种类繁多，包括摩擦式动力机械、气动锤、液压式动力机械、曲柄连杆结构动力机械以及曲柄构造冲压机械等。其后逐步研制出以曲柄构造冲压机械为核心并配备物料输送系统的自动化冲压制造系统、大型连续式自动成型设备、十连杆动力机械、伺服动力机械等，这些设备具有优异的成型性能和显著提升的生产效能。当前已建立高效生产体系，能对各类机械进行集中管理操作。近期为锻造板材，开始采用高刚性高精度的锻压设备。同时，具备多种冲压功能并装有缓冲装置的数控油压装置也已投入实际应用。
2.3其他
冲压模具通常选用具有优良热处理性能和表面处理效果的特种钢材。同时，会运用真空热处理等工艺对模具进行加工，这种处理方式不会引发氧化皮生成，并且能将变形控制在极小范围内。考虑到冲压作业量的持续提升，以及冲压材料强度不断提升的现状，还有需要应对多种不同材质的冲压情形，因此研发了多种能增强模具耐用度的涂层和镀膜材料，这些材料的应用对于提升冲压作业的整体效率产生了显著影响。然而，涂镀皮膜种类繁杂，导致使用者选择时感到迷茫。现阶段，相关涂镀皮膜评估体系的研发工作正在推进。
3冲压加工技术现状
3.1钢板高强度化的进展
增强车辆安全程度并实现车身减重，高强度钢板的使用比例已超过整车构造的百分之六十，其最大抗压能力可达到七百八十兆帕级别。惯用的以拉伸为主要方式的钣金制造工艺，已无法满足高强度钢板在成型精确度、冲压所需力量以及模具使用寿命等方面的标准。另外，随着日系汽车生产走向世界范围，因为高强钢板供应存在困难，汽车用钢板的强度就仅限于此程度。不过，由于汽车减重标准持续提升，并且高强钢板供应状况有所改善，所以汽车使用高强钢板技术获得了新的突破。
3.2高强钢板冲压加工的“form成形”技术
以前，薄金属板加工多使用拉深技术，当加工590兆帕级别的硬质钢板制造特定零件时，常常无法成型。即便勉强成型，也会产生明显的扭曲变形和形状回弹。因此，必须为模具设定一定的形状调整余量。然而，被加工材料的强度越高，模具需要预留的调整余量就越大，同时一批产品之间的尺寸偏差也会更加显著。因此，单纯增加回弹容许度并不可行。此时，唯有采用造价高昂的DP以及TRIP钢板。即便如此，倘若仍无法达成合格的成型效果，则必须降低钢板的强度指标，并相应地提升钢板的厚度规格。
不同于以往的拉延工艺，日本压铸厂首创的“form成形”工艺，在加工高强钢板时，能够确保制品的形态稳定性很强。图1展示了拉延工艺与“form成形”工艺的对照情形。在“form成形”操作时，模具中心区域对坯料进行限制，让周边坯料得以自由活动并完成塑形。而常规的拉延工艺，则是将周边坯料加以束缚，从而促使模具中心部分的坯料进行成型。拉延成形时，坯料受到的约束较强，因此，对坯料实施操控和开展模拟更为便捷。然而，拉延成形模具构造繁复，且占据空间较大。相对而言，form成形时，坯料受到的约束较弱，在冲压过程中，材料移动和成形时产生的内力最小。
图2展示了各类成型模具的内部构造。form·拉延成型是一种结合了form成型与拉延成型优点的加工技术，不过其模具构造较为复杂，体积也相对庞大，而且实际应用效果存在一定限制。然而，如果将拉延成型和form成型这两种技术结合起来运用，就能充分发挥各自的长处，从而拓展可加工材料的适用范围。
3.3form成形的基础研究
冲压工艺包含三种类型，分别是采用两次不同模具的成型方式，该方式分两步进行，先使用第一种成型模具，再使用第二种成型模具；另一种是仅使用前述第二种成型模具的成型方式，这一方式仅需一次操作即可完成；还有一种成型方式属于拉延成型，它仅需一次操作即可完成。图3展示了各类成型方式的试验成效。图4则对比了不同成型方式在制作高强度钢板成型件时，形状保持稳定性的优劣情况。材料韧性增强，制件成型后的形态稳定性减弱。同时，即便材料韧性增强，双级成型工艺的工件依然保持较高的轮廓精确度。分析各类成型工艺的能耗数据可知，双级成型与单级成型相比，其能耗均低于拉延工艺。高强钢板在成型过程中会产生能耗增加的现象，不过运用成型技术能够有效缓解这一问题。
成型零件的轮廓固定性欠佳并且制造成本增加，根源于form加工过程中的“弯曲反弹”效应。在拉延成型阶段，板料从外缘向模具内流动时，板料在模具的圆角部位发生弯曲，随后在模具的垂直壁面又转变成平直状态，此现象即为“弯曲反弹”。弯曲反弹造成工件表层与内层分别承受了拉张与压缩的残余应力。两级form成形加工时不会出现弯曲回弹，因此冲压件几乎不会产生翘曲，并且具备很好的形状保持能力。单级form成形加工时会出现弯曲回弹，所以冲压件的形状保持能力相对较差。而且，当发生弯曲回弹时，冲压加工需要施加更大的力量，导致拉延成形的加工力量消耗多。
经过上述分析表明，form成形法能够满足高强钢板冲压加工的需求，这一点是明确的。（慧子）
