本文針對新能源汽車行業中逐步推廣的輕量化車身材料進行分析，從鋁板原材料性能、鋁沖壓工藝分析及審查標準、模具結構設計以及鋁沖壓生產給工廠規劃及生產組織與鋼板的差異及帶來的影響做了分析對比，進一步增強了對鋁沖壓技術的研究，帶動了鋁沖壓技術的發展應用。
隨著汽車產業發展，新能源汽車推廣的逐步成熟，新材料作為四新技術之首，由其帶來的新工藝、新技術、新設備的應用不斷得以更新變革，眾所周知，沖壓作為汽車生產的四大工藝之首，在成本、質量的控制方面起著舉足輕重的作用，汽車行業的同仁們曾認為沖壓的工藝已足夠完善了。但隨著新材料的應用，讓沖壓領域的從業人員認識到，技術的發展從來不會停止，需要不斷的創新，不斷的革新才能在沖壓行業里游刃有余。
傳統的汽車行業中，鋼材的應用相對來說較為成熟，國內鋼鐵產業的發展日趨完善，不論是汽車主機廠還是板材廠對鋼板的性能研究都非常的透徹。但隨著新能源汽車的發展和應用逐步走上核心舞臺，新能源汽車的經濟性、動力性的指標要求越來越高，車身的輕量化在汽車的發展歷程中一直起著至關重要的作用，尤其在近年的新能源汽車行業里，很多行業的專家已經開始提出了電動化、智能化、網聯化、輕量化的新四化理念，輕量化是新能源電動汽車發展的大趨勢。
作為汽車行業的從業者，大家都很熟悉如何實施輕量化，比如輕量化的材質選擇、輕量化的結構設計優化。在鋁車身項目的開發過程中，不論是主機廠還是模具廠都是談鋁色變的，這也無可厚非，畢竟鋁的發展歷史也就200 年左右，一方面對鋁材的性能研究不夠充分，另一方面鋁板在汽車行業中的應用仍然未能大面積的推廣應用開來，這個原因很大程度受成本、質量及生產組織的約束，本文以H公司R 項目，對鋼車身、鋁車身沖壓的代表性差異進行對比，讓更多的沖壓人充分了解鋼鋁沖壓的差異性和獨特性，并對材料選擇、工藝設計、生產組織進行合理的規劃。
原材料
鋼板在汽車行業里的應用已經非常成熟了，板材的性能也更加的穩定，鋁板和鋼板相比主要缺點有：⑴鋁板有時效性，尤其是6 系鋁時效性更加敏感；⑵鋁板偏軟，在生產過程中容易導致磕碰劃傷，帶來額外的面品質量缺陷，從而增加返修打磨的工作量，衍生出鋁板返修除塵設備的需求；⑶鋁板的性能差異導致沖壓成形的不穩定性，易回彈，易開裂。鋁板和鋼板相比的優點是鋁板比鋼板的防腐性能好，鋁板的密度為2.7g/cm
3，鋼的密度是7.85g/cm
3，輕量化效果非常明顯。具體對比見表1。
鋁板的延展率低于鋼，斷口一般顯現為脆性裂紋，鋁板屈強比(屈服/抗拉)較高，相比鋼材，鋁材均勻伸長率相同，而局部伸長率低，變形能力差。鋁板與鋼板拉伸曲線如圖1 所示。
工藝分析
圖1 鋁板與鋼板拉伸曲線
表1 鋁板與鋼板性能對比
鑒于鋁板材性能的差異，產品工藝審查標準也存在一定的出入，比如鋁板R 角一般應該大于5t，鋁包邊一般應設計為水滴包邊。鋁板一般3 個月后n(硬化指數)和r 值(塑性比)大幅降低，對模具安全裕度要求高，因此對CAE 的仿真性能影響較大，因此在鋁沖壓CAE 分析過程中，一般至少需要通過Dynaform 和Autoform 兩款軟件做對比分析驗證。表2為鋁板與鋼板性能及工藝審查標準，鋁板在最小拉延凸R 角時，一般外板材料厚1.0mm，R ≥5t；鋼板一般外板材料厚0.7mm，R ≥2.8mm。
鋁模具
由于鋁板性能參數的差異，導致鋁沖壓模具與鋼模具不論是模具的材質還是結構的設計都有著較大的差異，比如模具基體及凸凹模選材對比見表3。
同時，因為鋁板面品質量較為敏感，原則上模具不允許補焊，因此在模具結構式樣設計時，預留10mm 的肉厚，以便模具大面變更直接二次降刻加工，而非補焊加工。鋁沖壓模具式樣圖如圖2 所示。
表2 鋁板與鋼板性能及工藝審查標準
表3 鋼沖壓模具材質及鋁沖壓模具材質要求
圖2 鋁沖壓模具式樣
鋁模具的修沖易產生鋁屑，生產過程的鋁屑會造成面品的質量缺陷，因此鋁板盡量減少廢料刀的結構設計，如圖3 所示。
對生產規劃影響
由于鋁板較輕且沒有磁性，因此在沖壓生產線的拆垛分張過程中，傳統的去磁已經無法分張，鋁分張一般采用氣刀分張，如圖4 所示。
由于鋁板偏軟，在生產運輸過程容易出現板料滑動皮帶摩擦導致面品質量缺陷，因此在規劃中采用高摩擦真空皮帶，同時考慮到鋁板和鋼板的原材料差異，需要對鋁板和鋼板廢料分類收集。因此一般鋼鋁混線的廢料收集多采用雙料斗收集(圖5)。考慮到鋁板的返修，打磨的粉塵需要規劃除塵防爆，因此需在沖壓車間規劃封閉打磨房，滿足產品返修，如圖6 所示。
同時由于鋁板的時效性要求，導致在生產組織中要明確先進先出，確保板料的及時使用，車間板料需要規劃信息化，及時對板料進行監控，避免板料存儲過時效。
圖3 鋁屑對沖壓模具的影響
圖4 鋁沖壓生產線鋁板氣刀分張
圖5 鋁沖壓生產線廢料收集
圖6 鋁沖壓返修除塵房
結束語
鋁沖壓相對鋼沖壓存在較大的差異性，以上從鋁板性能、工藝分析審查標準、模具的材質、結構的設計以及生產規劃的差異性進行說明，進一步闡述了對鋁板沖壓技術分析研究，為鋁沖壓技術的推廣應用提供了方案支持。
主要負責新車型產品工藝設計、生產線工裝設備技術開發及工廠規劃。曾以第一人稱發表論文3 篇，第一人稱授權發明專利5 項，曾獲得省科技進步三等獎。
