（广告）
文章来源：《铸造与冲压》2024年第8期
李珊珊， 崔江浩， 韩亚飞， 沈镭·北京奔驰汽车有限公司
铝板因其密度小、比强度高档特点在汽车工业领域得到越来越多的运用。铝板在实际利用时常面临成形、生产碎屑、模具维修掩护等诸多方面寻衅。本文从材料特性、模具方案、批量生产、模具维修掩护四个方面先容铝板在实际运用时碰着的问题、产生缘故原由，并供应有效的预防及整改方法。
在国家对能源、环保、安全严格哀求的背景下，轻量化成为汽车工业发展的主流趋势。个中冲压件板材由铝板代替传统的钢板是个中紧张内容之一。近些年新车型汽车车身中铝合金的运用越来越多，以蔚来ES8 为例，汽车车身铝合金占比高达98.4%。常见的铝合金车身零件包含机盖、翼子板、车门、顶盖、行李厢等品种。
因材料的特性差异，与钢板比较铝板具有密度小、比强度高的优点，同时也存在成形性差易开裂、回弹大、生产碎屑多等问题，如图1 所示。为担保铝板生产更加稳定高效，须要对生产的各个环节(模具设计、生产关注、模具维修掩护)进行调查剖析，并给出行之有效的预防及办理方法。
图1 铝板冲压常见的问题
常用车身覆盖件的铝板选材及材料特性常用材料汽车车身常用的铝板有5XXX 系铝镁合金和6XXX系铝硅镁合金(图2)，二者均具有较高的强度及良好的成形性，适用于汽车制造哀求。个中5XXX 系铝板具有良好的抗堕落性常用于汽车内板件，6XXX 系铝板综合性能优秀、表面质量好同时具备热处理强化能力，因而在外覆盖件中常常利用。5XXX 系铝板与6XXX 系铝板性能差异见表1。
表1 5XXX 系铝板与6XXX 系铝板性能差异
图2 铝板材料的分级
钢板与铝板性能差异铝板弹性模量是钢板的1/3，断裂延伸率及塑性应变比均低于钢板，以CR5 材料和Al6 材料比拟为例，力学性能比拟数据见表2，材料性能拉伸应力应变曲线如图3 所示。
表2 CR5 材料和Al6 材料的力学性能数据
图3 CR5 和Al6 材料的拉伸应力应变曲线
模具设计关键技能冲压模具方案阶段须要根据铝板板材性能特点，充分考虑尺寸回弹及成形失落稳情形，在兼顾产品工艺需求、生产效率以及零件质量的条件下，须要对零件拉延成形及模具刃口设计提出更高的哀求。
拉延成形由于铝板具有延展率低，屈强比高以及塑性应变比小等特点，成形过程中易发生起皱开裂等情形，模具设计时需把稳以下6 点：
⑴拉延深度只管即便做浅，提高成形稳定性。拔模角度在担保材料利用率的条件下只管即便做大。
⑵工艺补充区只管即便平缓，成形深度均匀过渡，避免急剧变革。
⑶翻整展开区平缓，减少二次成形区的减薄率为后序翻整留够安全空间。
⑷分模线平缓过渡，避免材料在过渡区堆积起皱，如图4 所示。
图4 分模线平缓过渡
⑸成形圆角包括凹模直段、凹模过渡段、凸模、凹模、拉延凹筋R 角在内的角都要做到最大。
⑹考虑凸凹模缩放，避免因回弹问题造成后工序符型干涉，如图5 所示。
图5 拉延模凸凹模缩放
模具刃口设计常日情形下铝板的弹性模量约为钢板的1/3，造成铝板切边时更易产生碎屑，从而引起板料表面硌伤等问题。在模具刃口设计时，需把稳以下5 点：
⑴切边角度越小越好，担保良好的切边条件。
⑵切边圆角小R 处理，防止刃口划伤板料，且刃入量只管即便做小，从而减少碎屑产生概率。
⑶侧修边区域可采纳拉延筋断开办法(图6)，拉延筋只管即便平缓过渡，担保良好的切边角度。
图6 拉延筋断开
⑷废物分布优选二次割断，可只管即便减少废物刀利用。
⑸后工序型面加工建议预留回弹量，减少零件不符型情形。
生产过程的关键技能在模具方案已充分考虑和优化的条件下，铝板模具生产面临自动化生产、生产周期、生产数量等多方面寻衅。在此阶段，须要制订稳定可靠的在线及线下方法，进一步降落铝板零件批量生产中的系统风险。
板料分张及板料回带与普通钢板比较，铝板具有质量轻、无磁性的特点。自动化生产时，防锈油将高下叠放的板料牢牢吸附在一起，线首设备只能通过增加向堆垛边缘吹气的办法将其分离，生产故障率高。履历证，在担保零件面品质量及成形性的条件下，在板料非关键区增加压窝形状可有效的办理板料分张问题，如图7 所示。
图7 板料压窝
铝板零件密度低、板料轻，压机滑块上行时，拉延零件易受气压的影响发生板料回带问题。在实际生产时常日采取3 点方法办理板料回带：⑴在担保零件面品的条件下，模具非关键区域增加排气孔，排气孔直径只管即便做大(图8)；⑵模具压边圈四周增加气动夹手，压机上行时牢牢捉住零件，防止回带；⑶模具型腔适当增加工艺孔，担保气体流动顺畅。
图8 模具排气孔
生产中的开裂预防生产过程中零件与模具之间摩擦积热，增加了铝板零件开裂的风险。对付单次批量较大的生产办法(单批次大于1500 件)，在实际生产时可采纳为模具部件降温的方法(图9)，降落开裂风险。某车型翼子板改造后，零件开裂统计结果见图10，开裂大幅降落。
图9 模具冷却装置
图10 零件开裂统计(次/年)
铝板生产中FTC 的管理铝板零件在批量化生产时，因其碎屑小且轻的缘故原由，更易受传输风压的影响到处乱飞，频繁造成零件硌伤，特殊是针对一些切边形状较为繁芜的铝板零件，系统生产效率和一次下线合格率将受到较大制约。为此可采取自动化清洁装置(图11)，在不影响效率的情形下，根据设计频次，模具定时自清理生产碎屑，从而大大降落零件铬伤，减少了零件返修率(图12)。
图11 模具自动清洁装置
图12 零件返修率
模具维修与掩护关键技能模具日常维修掩护阶段，合理规范的维修办法及科学精准的掩护方案可以减少问题发生的频率，担保零件质量，使铝板冲压生产更加高效稳定。
钢板模具与铝板模具掩护的差异跟钢板比较，铝板材质软、面品质量更易受异物铬伤影响，以是铝板模具掩护频率明显高于钢板模具。以拉延模具为例，铝板模具点检频率为13000 件1 次，钢板模具点检频率为18000 件1 次。
不同工序模具掩护的差异铝板零件工序紧张内容一样平常分为拉延、切边(冲孔)、翻整三项，个中拉延模具紧张受生产线异物影响，切边模具随意马虎产生铝屑，发生碎屑堆积征象，翻整模具紧张受前工序切边碎屑影响。以是拉延模具掩护时紧张关注异物的来源及种类，切边模具掩护时关注切边刃口状态，尤其是形状不规则的刃口(随意马虎导致模具间隙不屈均)，掩护频率为5000 件1 次，翻整模具多受前工序料屑影响，料屑分布广且不屈均，模具掩护时需做到全面无去世角清洁，掩护频率为5000 件1 次。
DLC 镶块刃口掩护后工序模具刃口DLC 处理可以在担保镶块刃口硬度的同时得到很低的表面粗糙度，碎屑疏松的吸附在刃口上，避免碎屑与刃口粘连，既担保了零件质量又减小了工人的掩护难度，在铝板模具的生产中得到很好的运用。日常掩护时需把稳上模刃口处需喷涂清洁油，打消刃口表面碎屑，下模刃口处需涂抹黄油担保生产过程中的碎屑不飞离。
结束语随着新能源汽车的发展，汽车轻量化哀求不断推进，铝合金板材因其自身上风必将得到越来越多的运用。虽然目前铝合金板材在利用过程中仍存在许多问题，无论是模具方案前期还是批量生产阶段仍面临诸多寻衅。但履历在积累，科技在创新，相信在专业人士的不断努力下，铝合金板材生产问题会逐一办理，铝板模具生产会更加稳定、高效。
作者简介
李珊珊
冲压工厂生产高等经理，材料成型专业硕士研究生，15年冲压模具技能开拓及生产履历，卖力开拓车型15 个，拥有干系专利2 项，具备丰富的新项目模具开拓、序列化模具生产、模具掩护等履历。
