冲压工艺的工序与过程

冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。分离工序包括落料、冲孔、修边等，成型工序包括拉伸、弯曲、翻边等。针对各工序中可能会存在的起皱、开裂、回弹缺陷，提出较为详细的预防措施与解决方案。

一、回弹

大部分冲压制件都会产生回弹缺陷，回弹产生的根本原因可归纳如下，即零件在冲压变形后，材料由于弹性却载，导致局部或整体发生变形。冲压材料、压力大小和模具状态等都会影响回弹。对于回弹缺陷，解决思路如下：(1)补偿法，即根据弯曲成形后五金冲压件回弹量的大小，预先在模具上作出等于此工件回弹量的坡度，来补偿工件成型后的回弹，该方法中所需补偿的回弹量大小主要依据人工经验估计或CAE数值模拟分析结果来确定；(2)拉弯法：在板料弯曲的同时施加拉力，以此使得板料内部的应力分布较为均匀，进而减少回弹量；(3)局部加压法：使变形区变为三向受压的应力状态，从根本上改变弹性变形的性质；(4)通过局部加筋及其他增加刚度的方法，以提升冲压件刚度，减少变形。

二、起皱

起皱缺陷产生的根本原因是由于板料受到挤压，当平面方向的主、次应力达到程度时，厚度方向失稳。按照皱纹形成原因不同，可将其分为两种类型，种是由于进入凹模腔内材料过多而形成的材料堆积起皱；种是由于板料厚度方向失稳或拉应力不均匀而产生的失稳起皱。为了该缺陷，具体的解决思路如下：(1)从产品设计角度考虑：尽量减小翻边高度；使造型剧变区域呈顺滑状态连接；对于产品易起皱部位可适当地增加吸料造型；(2)从冲压工艺设计方面出发：增大压边力，控制进料速度；工艺补充增加圆形或方形拉延筋；在合理范围内增加成形工序；(3)对于冲压材料的选择：在达到产品性能的情况下，对于一些易起皱的零件，应选用成形性好的材料。

三、开裂

开裂缺陷形成的根本原因在于材料在拉伸的过程中，应变超过其，直观的表现是制件表面产生肉眼可见的裂纹。通常可以将其分为三种类型：种是由于材料杭拉强度不足而产生的破裂，断裂原因一般是由于凸、凹模圆角处局部受力过大造成的；种是由于材料变形量不足而破裂，如尖点部位的开裂；第三种是由于材料内有杂质引起的裂纹。因此，为了预防断裂缺陷，根本的措施是减少应力集中现象。具体方案如下：(1)选择合理的坯料尺寸和形状；(2)调整拉延筋参数，防止由于胀力过大引起破裂；(3)增加工艺切口，确定材料合理流动，变形均匀；(4)润滑条件，减小摩擦力，增大进料速度；(5)减小压边力或采用可变的压边力，以控制进料阻力；(6)采用延展性和成形性好的材料，减少裂纹。

冲压件生产工艺阶段

一、废料再利用方法

废料直接再利用，大废料后再利用两种方式，天窗安装板落料时发生的废料，来制造与这些板材同样材料及厚度的其他制件，减少材料费用减少。如在生产过程中进行收集，可使用其它材料和料厚相同的小制件对其进行再次利用，从而提升整车的材料利用率。

二、落料工艺的使用

冲压件形状复杂，单件废料多的可以通过采用落料工艺提升材料利用率，如图2所示，采用落料工艺提升了材料的利用率。

三、使用开口拉伸工艺

开口拉伸和闭口拉伸工艺可以看出，开口拉伸工艺的材料利用率明显高于闭口拉伸工艺。

四、左右件合并工艺的使用

汽车车身上绝大多数冲压件为对称件，在工艺设计时多考虑左右件合并设计，在减少工艺补充、提升材料利用率的同时，模具制造成本、冲压件的冲次费用等也可以降低。此外一些特别五金冲压件也可采用一模多件的方式，即一副模具一次能生产多个同样制件，这种方式与左右制件成双效果相同，都能通过减少工艺补充达到提升材料利用率的目的，门内板双槽工艺，材料利用率预估为59.38%，采用合并工艺，利用率上升为69.45%。

板料成形又称为冲压，这种成形方法通常是在常温下对板料进行成形，所以也称冷冲压。对于某个金属薄板零件，一般要经过多个工艺过程，才能直接用于装配。常见的工艺过程有如下几种

(1)冲裁

为了生产和运输方便，板料多是卷料。起先要将板材分离为形状的坯料才能用于冲压生产。这是一个复杂的塑性剪切和破坏过程，在板料边缘会有局部的硬化现象。冲孔和修边也是冲裁过程。

(2)弯曲

较简单的情况是沿一条直线将板料折弯。仅在弯曲部分发生塑性变形。如材料延性不够，在弯曲部位外表面容易发生破裂。但由于回弹的原因，控制弯曲角度尤其困难。板料一边被夹持不动，另一边被夹紧绕边缘旋转角度；冲头向下运动将材料压入v形模具中；在滚轧机械中有成套的轧棍，大型面板及复杂的槽型截面都可以用这种工艺制造；翻边，通常用于对冲压件边缘进行处理。将板料边缘弯曲直至贴在板料背面，从而使零件形成圆润的边缘，叫做包边。

(3)拉深成形

拉深也叫拉延，是利用模具使冲裁后的坯料变成开口的空心零件的冲压工艺方法。通常情况下一副拉延模包含凸模、凹模和压边圈。拉延工艺普遍应用于汽车覆盖件，与其它工艺配合，可以制造出形状极为复杂的零件。按照变形力学特点可分为：直壁圆筒形零件、盒形件、曲面形状零件(指曲面旋转体)和非旋转体曲面形状零件等四种类型。

此外还有胀形、液压成形、管胀成形、热成形等多种工艺方式。通常情况下一个工业零件的成形过程包含许多基本的成形工艺。汽车覆盖件是板材冲压成形加工中较复杂的，一般要经过拉深、修边、翻边、冲孔等多道工序才能一个可用于装配的零件。能否合格的覆盖件，关键在于冲压的可行性。冲压的质量直接决定了零件的较终品质，本文就是基于覆盖件冲压过程模拟而对拉延模具进行结构优化和受力分析的。