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冲压件的设计要求及强度方法

发布时间:2019-09-28发布者:博江金属

铝材是车身冲压件上用的较为普遍的一种非铁材料,其特点是塑性高、密度小、热稳定性能好和回收利用率高。铝材有纯铝和合金铝两种,铝的纯度在98%以上的叫做纯铝,低于98%的叫做铝合金,纯铝的强度很低,不能满足汽车五金冲压件的强度要求,铝合金强度较好,是通过对纯铝进行合金化和热处理得到的,其加工硬化指数比纯铝大,从而加工冲压力也比纯铝大,但在形状稳定性方面,铝合金又比纯铝差。

在车身冲压件上使用铝合金,可以极大降低车身的重量,达到车身的轻量化要求,如车身外板采用1.4倍厚的铝合金板代替普通钢板,因为铝合金板密度仅为钢板的1/3,因此,重量可以达到普通钢板的48%,而车身内板采用铝合金板时,因为空间尺寸其板厚可以和普通钢板保持一致,这样重量会达到普通钢板的35%。铝合金在车身上应用的主要限制是成型性、焊接性、涂装、表面处理和成本等方面相对普通钢板要差一些,需要进一步研究解决。

功能是车身设计中冲压件所要满足的首要条件,也是基本条件。一个冲压件设计出来,如果不能满足它自身的设计要求,那么无论造型多么美观、强度如何好,都是一个失败的设计,从这点来说,功能是一个设计者在设计冲压件时首先想到的,是直接的和必须达到的目的。根据功能,车身冲压件可以分为外板、内板、安装板和加强板等几种。而冲压件的功能又不是相互分离的,也就是说,通常一个饭金件需要承担几种功能,如安装板必须兼起到加强的作用,内板兼起到安装和加强的作用。功能这个又是不断变化的,如将若干个冲压件焊接在一起,又会形成一个新的组件或者总成,如机舱总成、地板总成等,起到将这些饭件散开时没有的作用,层层递进,较后将这些功能相互交叉的冲压件拼接在一起,形成一个较后的总成,既我们通常所说的白车身。

汽车的造型是决定车型成功与否的一个重要条件,它通常通过给人以视觉上的冲击决定了人对该车的视觉评价,汽车造型的基本要求是:简洁、大方、合理。汽车造型的类型取决于设计者的设计理念,如设计者决定所设计的车型属于沉稳厚重或者轻巧灵便等,这些通过长期的市场调研和该车的消费对象决定,是一个复杂的过程,在这里就不一一赘述了。

在车身设计中,汽车外表面造型在设计初已经确定,如油泥造型,而内板的设计通常依附外板,所以我们可以说五金冲压件的基本尺寸如长度、宽度和形状由车身造型决定,在满足了这些基本条件后,细节方面需要发挥创造性,尽量做到美观、舒适。

强度是车身评价中一个重要的指标,如果车身强度不好,会影响该车的安全性,造成不可估量的后果和损失。现今许多研究者将强度做为自己的研究对象,讨论车身强度的重要性以及如何提高车身强度,同样说明了强度在车身设计中重要程度。尤其对于车身安装发动机、底盘和一些运动件的冲压件来说,因为发动机、底盘对汽车的重要性和运动件与车身的相对运动对冲压件造成的的影响(如磨损、扭曲等),强度显得尤为重要。

增加车身冲压件强度可以采用以下几种方法:

(1)、在满足国家标准和车身轻量化要求的前提下,增加冲压件的设计厚度,即我们通常所说的料厚。

该模型为安装前车门铰链的螺母板,众所周知,车门因其厚重和复杂的相对运动,是汽车设计中一个相对复杂的问题,而保证这么一个厚重部件的安全性,除了车门和铰链设计中一些重要参数之外,便是安装铰链的螺母板,因为它需要承受很大的重量,正因为此,我们需要保证这块螺母板的强度,将其料厚设定为3.2mm。

(2)、增加翻边可以有效提高冲压件的强度,防止其产生扭曲、折弯等变形,是常用的提高强度的一种方法。需要注意的是,该方法大多用于尺寸较小的冲压件,对于尺寸较大的冲压件,这种方法往往效果并不明显。

为了提高该螺母板的强度,在其三周加上了翻边,有效地提高了饭件的强度,使其能够承受车门的重量,消除了因车门运动而造成的隐患。

某车前地板的造型,地板是车身中受力较大的冲压件,其下有纵梁在两侧支撑,中间布置若干衡量,上面布置仪表台和座椅等尺寸较大的部件,且需承受乘员的重量,受力情况复杂,并且因为地板是车身中尺寸非常大的几个冲压件之一,与白车身重量关系较大,为了实现白车身的轻量化要求,料厚需要严格控制,于是在该汽车冲压件上增加了比较多的形状不一的加强筋,尽量满足该冲压件的强度要求,从图上我们可以看出,这些加强筋大体上左右对称,布置美观,与地板上一系列安装孔、工艺孔、定位孔有效结合、和谐统一,满足造型要求。


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