文/朱梅云·安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司

基于低碳、節(jié)能、綠色、安全等設(shè)計(jì)理念，汽車輕量化成為現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)制造的主流趨勢，汽車輕量化技術(shù)可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。汽車車重每減少100kg，每升油可多行駛1km；車重每減少10%，可以降低6%～8%的油耗，并且降低5%～6%的排放。汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性與汽車自重的關(guān)系如圖1 所示。

圖1 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性與汽車自重的關(guān)系

近年來，汽車輕量化技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛，其中，汽車全鋁車身技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要方式。與傳統(tǒng)鋼板車身相比，全鋁車身具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：⑴車身重量更輕；⑵車身抗腐蝕能力更強(qiáng)；⑶可用單體零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合；⑷耐用性好；⑸良好的成形性；⑹阻隔噪聲和振動(dòng)；⑺良好的抗凹坑能力；⑻減小行人撞擊傷害；⑼良好的防火性能；⑽優(yōu)良的外表面特征。圖2 為典型的全鋁車身及鋁沖壓覆蓋件組件圖。

圖2 典型汽車車身鋁板覆蓋件

汽車車身板鋁合金材料屬性

與普通鋼板相比，汽車車身鋁鋁板有獨(dú)特的材料屬性。對比鋁和鋼的應(yīng)力——應(yīng)變曲線，鋁板具有低的屈服強(qiáng)度和彈性模量，低的均勻延伸率和總延伸率。

汽車車身鋁板合金種類不同，相應(yīng)的強(qiáng)度、耐腐蝕性、加工性也不同，因此，需要根據(jù)不同要求選擇合金種類：⑴主要添加元素為Mn，在鋁合金里加入Mn 元素。在不降低純鋁加工性和耐腐蝕性的前提下，稍微增加其強(qiáng)度。就像3004 一樣，也有追加Mg含量并提高其強(qiáng)度的合金。⑵主要添加元素為Si。在鋁合金里加入Si 元素，陽極氧化膜呈現(xiàn)灰色，是一種提高了耐熱性、耐磨性的合金，多用于焊料、焊條。⑶主要添加元素為Mg。在鋁合金里加入Mg元素，Mg 含量的不同，合金材料強(qiáng)度可在大范圍內(nèi)變化。Mg 含量少的合金光澤性、加工性良好，焊接性及對海水的耐腐蝕性良好。

鋁板沖壓工藝關(guān)鍵技術(shù)

鋁屑防治技術(shù)

鋁板件在修邊沖孔后會(huì)產(chǎn)生很多鋁屑粘附在刃口及沖頭上，制件在傳遞過程中，鋁屑粘在制件表面、成形面、符型面上，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，鋁屑會(huì)持續(xù)增多，后面生產(chǎn)的制件表面就會(huì)存在一定的面品問題，如圖3 所示。

圖3 鋁板修邊刃口工藝

1)鋁板無廢料刀設(shè)計(jì)，普遍采用二次修邊；2)鋁板不采用三角定位孔，避免連切帶翻結(jié)構(gòu)；3)針對鋁板，采用修邊刃口特殊工藝處理；4)建議采用二次切斷或者使用浮動(dòng)刀，同時(shí)，避免波浪刃口(Shear cut)，均勻穩(wěn)定修邊；5)刃口間隙均勻性和垂直度確認(rèn)；6)上下模刃口表面處理，降低表面粗糙度和提高耐久性；7)修邊刃口涂黃油，粘鋁屑；8)模具工裝上增加收集鋁屑裝置；9)每生產(chǎn)1000 ～2000 件需進(jìn)行模具清洗。

鋁板回彈——扭曲預(yù)防技術(shù)

鋁板回彈是材料特性、零件幾何特征和模具工藝綜合作用的結(jié)果，主要表現(xiàn)為扭曲、彈性變形。由于在本構(gòu)方程、材料性能、對模具表面粗糙度和符型高要求等原因，工程上準(zhǔn)確模擬鋁板的回彈非常困難，對鋁板回彈防治必須從良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝開始，從制造策略上預(yù)先考慮可能的回彈及其后序整改調(diào)試手段。鋁板回彈如圖4 所示，合格鋁板成形沖壓件如圖5 所示。

圖4 鋁板回彈模擬

圖5 合格鋁板成形沖壓件

結(jié)束語

本文通過沖壓鋁板成形技術(shù)的分析，在生產(chǎn)實(shí)踐中，研究了鋁板沖壓工藝關(guān)鍵技術(shù)，如鋁屑防治技術(shù)和鋁板回彈——扭曲預(yù)防技術(shù)。研究結(jié)果表明：鋁板成形工藝性能優(yōu)良，產(chǎn)品質(zhì)量合格，完美實(shí)現(xiàn)全鋁白車身技術(shù)；鋁板沖壓成形技術(shù)的研究及應(yīng)用，快速推進(jìn)了汽車輕量化技術(shù)的快速發(fā)展。