五金冲压件材料的利用与热成形工艺

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为关键。把材料利用率提升的过程划分为5个阶段：一阶段：SE(同步或并行工程)阶段；二阶段：设计会签阶段；三阶段：预验收阶段；四阶段：精度恢复阶段；五阶段：量产稳定阶段。其中影响大的是一阶段SE和二阶段设计会签。

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终材料利用率的高低。

一、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达到冲压件性能的前提下尽可能优化结构，达到零件的大的材料利用率，如图3所示。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不错，造型的材料利用率低，常规设计的材料利用率不错，如表2所示。

因此冲压件设计阶段选择合理的造型结构尤其重要，也直接影响着整车制造成本。

在日常生产中，会遇到冲孔尺寸偏大或偏小（有可能超出规格要求）以及与凸模尺寸相差较大的情形，除考虑成形凸、凹模的设计尺寸、加工精度及冲裁间隙等因素外，还应从以下几个方面考虑去解决。

一、冲切刃口磨损时，材料所受拉应力增大，冲压件产生翻料、扭曲的趋向加大。产生翻料时，冲孔尺寸会趋小。

二、凸模刃口端部形状。如端部修出斜面或弧形，由于冲裁力减缓，冲件不易产生翻料、扭曲，因此，冲孔尺寸会趋大。而凸模端部为平面（无斜面或弧形）时，冲孔尺寸相对会趋小。

三、对材料的强压，使材料产生塑性变形，会导致冲孔尺寸趋大。而减轻强压时，冲孔尺寸会趋小。

冲压件热成形工艺中，加热、成形和冷却是3个尤其重要的环节，直接影响到奥氏体向马氏体的转变以及产品的性能，因此3个阶段工艺参数的选择至关重要。

一、在冷却阶段成形件被模具表面冷却淬火，发生相变使奥氏体转变成马氏体，实现。但是这种相变与冷却速度有关，只有在冷却速度超过某一临界值后，才能使奥氏体转变成马氏体，冷却速度过低，成形件中将会出现贝氏体等其他组织，影响成形件的强度提升。研讨表明，热冲压工艺中，实现奥氏体向马氏体转变的较小冷却速度(临界冷却速度)为27℃/s。因此热冲压工艺中为了确定奥氏体向马氏体的转变，模具对成形件的冷却速度大于这个值，但是并非冷却速度越高越好，过高的冷却速度将会导致成形件开裂。

二、加热阶段应该确定在晶粒不长大的情况下实现板料均匀奥氏体化，因此采取合理的加热温度和保温时间，过高的加热温度会导致板料表面过烧和晶粒长大，而保温时间的长短影响奥氏体化的均匀性过长的保温时间会导致晶粒长大，进而影响成形件的力学性能。

三、在成形阶段，板料须在奥氏体状态下冲压成形，需要采用较不错成形速度，使工件瞬间内被快成形，以避免因成形速度过慢而带来的过多热量损失以及过快的温度下降。因此，热冲压工艺中要采用能够实现高速成形的液压机。