汽车为何是改变世界的机器?冲压工艺为何是四大工艺之首?

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汽车被誉为“驱动时代变革的载体”。汽车制造业具备显著的行业联动效应,常被当作衡量一个国家经济实力的重要参照。汽车生产包含四大核心工序,其中冲压工序在四大工序中占据核心地位,同时也是首要环节。

一、概念:

1、冲压概念

通过压力机和模具对板材、带材、管材以及型材等施加外力,使其发生塑性变形或分离,从而得到所需形状和尺寸的工件,这种方法称为冲压加工。冲压与锻造都属于塑性加工,也叫做压力加工,两者合称为锻压。冲压的原料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全球钢材中,有百分之六十到七十是板材,而大部分板材都是经过冲压加工后成为最终产品。

车的外壳、车底、油箱、散热片,锅炉的汽鼓,容器的罐体,马达和电器的铁芯硅钢片等,都是通过冲压工艺制造的。在仪器、家用器具、单车、办公设备、日常用品这些产品里,也包含许多冲压部件。

2、冲压工艺特点

冲压工艺具备高效率与节约原料的特点。它适合大批量零件制造,易于机械化运作和自动化控制。生产过程效率很高,并且能尽量减少废弃物,甚至能将产生的边角料充分利用起来。

B、操作工艺方便,不需要操作者有较高水平的技艺。

C、经过冲压制造的部件通常无需后续的机械处理,其尺寸精确度相当高。

该类零件具备很强的通用能力,压制成型过程稳定可靠,同一批次制造的产品可以彼此替换,不会对组装环节及最终产品质量造成任何妨碍。

冲压件选用板材为原料,因此其表面状态较为理想,这为后续的表面加工环节,例如电镀工艺和喷漆作业,创造了便利条件。

F、冲压加工能获得强度高、刚度大而重量轻的零件。

G、用模具批量生产的冲压件成本低廉。

H、冲压能制造出其它金属加工方法难加工出的形状复杂的零件。

3、冲压工序简介

机械转向系统依靠操作者的力量来驱动转向,其所有动力传递部件均为机械构造。该系统包含三个主要部分,分别是转向控制装置、转向控制单元和转向动力传递装置。

A、分离工序:

板料在受力时沿着特定边缘断裂,从而得到特定形态、规格和切割面品质的制成品和半制成品。断裂条件是:变形材料内部的应力超越了强度极限σb。

a. 落料

借助冲头沿着封闭的轮廓线进行切割,切割下来的部分即为零件。这种工艺适合生产各种形态的平板类零件。

b. 冲孔

借助凹模沿着封闭的轮廓线进行冲裁,被切下来的部分成为废料。这种冲裁方式包括正面冲裁、侧面冲裁、悬挂式冲裁等不同类型。

c. 修边

将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状。

d. 分离

用冲模沿不封闭曲线冲切产生分离。

左右件一起成形时,分离工序用得较多。

B、成形工序:

材料在未发生断裂的情况下实现可塑形变,从而制成具备特定形态与大小的制成品及中间产品。

形成条件:抗力值低于极限载荷,但高于最低承受力。

a. 拉延

把板料毛坯成形制成各种开口空心零件。

b. 翻边

将板材或半成品的外围沿着特定的弧线,依据规定的弯曲程度,制作出垂直的边沿。

c.  整形

通过特定工艺手段,能够使成型后的物件在规格上更加精确,或者可以制作出极小的弧度转折。

d.  翻孔

在预先冲孔的板料或半成品上或未经冲孔的板料制成竖立的边缘。

e. 弯曲

把板料沿直线弯成各种形状,可以加工形状极为复杂的零件。

4、冲压工艺流程图

二:冲压模具:

模具在日本被视为“致富社会的关键因素”、在德国称作“金属加工领域的霸主”。模具的设计与制造能力强弱,是判断一个国家产品生产水平的重要依据。

A、模具分类

按工作原理可以分为:

B、模具基本结构

冲压工艺流程卡_冲压模具分类_冲压工艺特点

冲模通常由上、下模(凸、凹模)两部分构成

该装置由若干部分构成,包括工作单元、引导部件、基准部件、约束部件、缓冲部件以及升降翻转机构

三:冲压设备:

1.压力机

A、按床身结构,压力机可分为开式压力机和闭式压力机两种

开式压机三面敞开,床身呈C型,刚性较差,一般用于小型压机;

闭式压机的两面是开放的,床身是封闭的,它的刚性很强,通常用于大型的或者中型的压机。

B、按驱动滑块力的种类,压力机可分为:机械压力机和液压机

2.开卷线

3.剪板机

剪板机主要用于剪裁各种尺寸金属板料的直线边缘。

传动形式为机械和液压式两种。

四:冲压材料:

金属材料种类对零件品质和模具使用期限有显著作用。现阶段,适合冲压加工的材料不仅包含低碳钢,还包括不锈钢、铝及其合金、铜及其合金等。

钢板是汽车制造中应用最为普遍的板材,当前出于车身减重的考虑,高强度钢板以及复合层钢板等新型板材在汽车车身上的应用正变得越来越广泛。

1.钢板性能要求

A、具有良好的机械性能及较大的变形能力。

金属材料在使用中的表现特征涵盖多个方面,包括其抵抗拉伸的能力、开始发生塑性变形的界限、在受力后长度发生变化的程度、表面抵抗刮擦或压入的能力,以及变形时保持均匀延展而不破裂的特性。

高的塑性应变比r值(各向异性性能)

高的加工硬化指数n值;

高的延伸率δ;

低的屈强比(σs/σb);

低的时效指数。

B、良好的表面质量

钢板表面不允许存在结疤、裂纹、夹杂物和划痕等显著瑕疵。车身内部板材可以接受一些不影响成型性能和油漆附着力的缺陷,例如微小的气孔、轻微的划痕、细小的辊印、轻微的刮擦痕迹以及轻微的氧化痕迹。外部板材必须达到FD(O5)的质量标准,即两面中质量较好的一面不能有任何瑕疵,以免影响油漆后的表面效果或电镀后的表面效果,而另一面则应满足FB(O3)的要求。

2.钢板分类

根据板材厚度分类:属于厚板的有4毫米及以上的,属于中板的有3至4毫米的,属于薄板的有不足3毫米的

汽车车身冲压件主要以薄板为主:

B、按轧制状态分:热轧钢板、冷轧钢板

高温下让合金软化,再通过压轮将其制成薄板或特定横截面的钢坯,这个过程会使材料发生塑性变形,但其物理特性保持不变。热轧板材的韧性较差,表面不够平整,但成本相对较低。热轧工艺比较粗放,难以轧制出非常薄的钢材。

冷轧是针对完成热轧和去除麻点、氧化层的材料进行的加工,在低于合金再结晶温度的条件下,通过压轮对材料实施进一步碾压。这个过程促使材料完成再结晶。材料会经历反复的冷压—再结晶—退火—冷压(重复2到3个周期),在此过程中,合金内部的金属分子结构发生改变(即再结晶现象),导致合金的物理特性出现变化。因此它的外观品质优异,平整度极高,制造规格极为精确,其功能与构造能够符合某些特殊的应用条件。

冷轧钢板涵盖多种类型,例如碳素钢板、低碳钢板,还有专门用于冲压的冷轧钢板,以及具备高强度的冷轧钢板。

冷轧碳素钢板

S是Steel的简称,P是Plate的简称,第三个字母C代表Cold,N意味着必须确保不会发生时效现象。

冷轧低碳钢板

五:检具:

检具是一种用来测量和评价零件尺寸质量的专用检验设备。

汽车生产时,无论是形状复杂的大型冲压件、内饰件或焊接部件,还是结构简单的微型冲压件、内饰件,通常使用专用检测工具进行质量把控,确保各生产环节的产品质量达标

检测工具能够快速、精确、形象且易于操作,非常适合大规模制造的需求。

检具常由三部分组成:

①骨架和底座部分;

②型体部分;

功能组件,涵盖快速夹具,定位销钉,检测销钉,移动式间隙滑块,测量仪器,型面卡板等,种类丰富。