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摘要：格栅在冲压生产过程中很容易出现裂纹、暗伤现象，本文针对这一现象对格栅冲压工艺进行了理论和实验研究，研究表明：对于拉延容易产生开裂的部位应通过预压弯等方式减少材料在拉延过程的流动，降低变形量，从而提高产品质量。
关键词：冲压；工艺；格栅；网眼板
一、冲压工艺
冲压工艺是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件（冲压件）。冲压成形工艺在汽车车身制造工艺中占有重要的地位，特别是汽车车身的大型覆盖件，因大多形状复杂，结构尺寸大，有的还是空间曲面，并且表面质量要求高，所以用冲压加工方法来制作这些零件是用其它加工方法所不能比拟的。载重货车的驾驶室、车前钣金件、货厢板以及轿车的各种车身覆盖件和客车的各种骨架等，几乎全都是用冲压加工方法制作的。
二、冲压特点
（1）冲压是一种高生产效率、低材料消耗的加工方法。冲压工艺适用于较大批量零件制品的生产，便于实现机械化与自动化，有较高的生产效率，同时，冲压生产不仅能努力做到少废料和无废料生产，而且即使在某些情况下有边角余料，也可以充分利用。
（2）操作工艺方便，不需要操作者有较高水平的技艺。
（3）冲压出的零件一般不需要再进行机械加工，具有较高的尺寸精度。
（4）冲压件有较好的互换性。冲压加工稳定性较好，同一批冲压件.可相互交换使用，不影响装配和产品性能。
（5）由于冲压件用板材作材料，它的表面质量较好，为后续表面处理工序（如电镀、喷漆）提供了方便条件。
（6）冲压加工能获得强度高、刚度大而重量轻的零件。
（7）用模具批量生产的冲压件成本低廉。
（8）冲压能制造出其它金属加工方法难加工出的形状复杂的零件。
三、冲压工序
冲压工序可分为四个基本工序：
冲裁：使板料实现分离的冲压工序（包括冲孔、落料、修边、剖切等）。
弯曲：将板料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。
拉深：将平面板料变成各种开口空心零件，或把空心件的形状、尺寸作进一步改变的冲压工序。
局部成形：用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序（包括翻边、胀形、校平和整形工序等）。
四、冲压材料
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大。对于冲压材料的要求是：
① 厚度精确、均匀。冲压用模具精密、间隙小，板料厚度过大会增加变形力，并造成卡料，甚至将凹模胀裂；板料过薄会影响成品质量，在拉深时甚至出现拉裂。
② 表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等。一切表面缺陷都将存留在成品工件表面，裂纹性缺陷在弯曲、拉深、成形等过程可能向深广扩展，造成废品。
③ 屈服强度均匀，无明显方向性。各向异性（见塑性变形的板料在拉深、翻边、胀形等冲压过程中，因各向屈服的出现有先后，塑性变形量不一致，会引起不均匀变形，使成形不准确而造成次品或废品。
④ 均匀延伸率高。抗拉试验中，试样开始出现细颈现象前的延伸率称为均匀延伸率。在拉深时，板料的任何区域的变形不能超过材料的均匀延伸范围，否则会出现不均匀变形。
⑤ 屈强比低。材料的屈服极限与强度极限之比称为屈强比。低的屈强比不仅能降低变形抗力，还能减小拉深时起皱的倾向，减小弯曲后的回弹量，提高弯曲件精度。
⑥ 加工硬化性低。冷变形后出现的加工硬化会增加材料的变形抗力，使继续变形困难，故一般采用低硬化指数的板材。但硬化指数高的材料的塑性变形稳定性好（即塑性变形较均匀），不易出现局部性拉裂。
下面就以拖拉机格栅冲压来做分析研究。
格栅是拖拉机前脸的重要组成部分，它的质量直接影响到前脸的外观质量。但在冲压的生产过程中，格栅很容易出现裂纹、暗伤等现象，因此对格栅的冲压工艺研究一直以来是国内外企业和国内外研究学者们研究的重点。鉴于此，本文结合实际生产，对某一格栅的冲压工艺进行了研究分析。
2 格栅冲压工艺理论研究格栅的产品简图如图1 所示：
从图中可以看出产品属于“U”形件，基板为网眼板，在零件上表面有对称的加强筋结构，在成型过程中要同时保证筋面的对称、成型高度和装配孔位置尺寸。通过分析，制定初步的工艺流程为：
毛坯料—冲定位缺口—拉延—修边冲孔—翻边侧修—侧翻边—成品
根据上述工艺流程，本文对每个工序的工艺进行了理论研究，如下所示：
2.1 毛坯料下料
格栅的基板为网眼板，成型前需要先对毛坯料进行冲孔、裁剪，以达到所需的毛坯尺寸。
2.2 冲定位缺口
由于产品上有加强筋结构，为保证成品外观质量，避免成型后左右筋面不对称，影响美观，所以先冲定位缺口，如图2 所示，后序工序依据定位缺口进行定位、成型。
在实际生产的拉延工序中发现，由于毛坯料及工艺的特殊性，筋面很容易出现裂纹、暗伤现象，如图7 所示：
造成筋面裂纹、暗伤的原因初步分析有以下几项：1> 网孔毛刺过大，在拉延过程中，毛刺部分在拉深变形过程中造成毛坯料开裂；2> 网孔排布方向对拉延可能造成影响；3> 基板冲孔后造成局部材质分布不均匀，传力区拉应力超过了危险断面处材料的抗拉强度极限。本文对这几种影响因素进行了研究分析。
3.1 网孔毛刺过大
对冲孔过程进行全程监控，减少冲头研磨时间间隔，确保冲头和凹模的间隙稳定，选择毛刺较少的毛坯料进行拉延生产，合格率保持在72-75%，与之前70% 相比有所提高，但是并没有大的改善，说明毛刺虽然对成型有一定的影响，但是并非主要原因。
3.2 网孔排布方向
使用同一批网孔毛坯，分别在两个方向剪切：一种孔排列方向平行于长度900 所在边，标记为A类；另一种孔排布方向平行于长度240 所在边，标记为B 类，之后分别用A、B 两类零件各生产200件。结果显示：A 类零件拉裂数量与B 类零件基本持平，相差不超过5 件，证明网孔方向对冲压成型影响很小，可以忽略。
3.3 冲孔后材质不均匀造成力学性能改变在第二序成形前增加预压弯工序，在加强筋位置进行预压弯，之后再拉深成型，如图8 所示。第一次生产50 件合格率达到95%，拉裂2 件，第二次生产100 件，合格率达到98%，共裂2 件，质量得到明显提高，如图9 所示。说明造成拉裂的主要原因为基板冲孔后造成局部材质分布不均匀，传力区拉应力超过了危险断面处材料的抗拉强度极限。
通过以上分析可以得出，网眼板类毛坯由于冲孔后基板表面密布大小一样的网孔，会造成局部材质不均，使材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率与冲孔前相比有一定程度的下降，所以工艺设计过程中不能以基板的力学性能作为依据，要根据成型结构，在塑性变形大的区域采取先预压弯，之后进行拉深或者成型的方式去生产，避免出现由于瞬间毛坯局部变形量大导致的拉裂、暗伤。
由此确定此零件的冲压工艺为：
下料—冲定位缺口—预压弯—拉延—修边冲孔—翻边侧修—侧翻边—成品
4 结语
本文针对格栅在冲压过程中容易出现裂纹、暗伤的现象进行了研究，研究表明：复杂条件下的成型加工要依据产品的结构特点，尽可能的采取成形方式进行零件的生产，避免采取拉延等板材流动的加工方式进行生产；对于拉延容易产生开裂的部位可以通过预压弯等方式减少材料在拉延过程的流动，降低变形量，从而提高产品的合格率。
参考文献：
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[3] Q/BQB 403-2009，冷连轧低碳钢板及钢带［S］
论文作者:李凯,赵栋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：冲孔论文; 格栅论文; 板料论文; 工序论文; 毛坯论文; 零件论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第5期论文;