1、汽車薄鋼板沖壓級別分類的一種新方法祝洪川李立軍摘要提出了一種新的汽車薄鋼板沖壓級別分類方法,將FLD0作為鋼板沖壓級別分類的出發(fā)點(diǎn),按FLD0的范圍將鋼板沖壓級別分為6級。為了便于實(shí)際應(yīng)用,找到FLD0與n、r值及鋼板厚度的關(guān)系,將鋼板沖壓級別用n、r值和鋼板厚度三者表示。關(guān)鍵詞汽車薄鋼板沖壓級別分類新方法NEW METHOD FOR CLASSIFICATION OF PRESS FORMING LEVELOF AUTOMOBILE STEEL SHEETSZhu HongchuanLi Lijun(Wuhan Iron & Steel Corp.)synopsisThe present p

2、aper advanced a new method for classification of the press forming levels of the automobile steel sheets,in which the press forming falls into six levels within the range of FLD0 since it is taken as the criterion of classification. For more convenient application of the method relationship between

3、FLD0 and value r,n as well as sheet gauge has to be found out and then value r,n and sheet gauge can be used to indicate the levels of press forming for the automobile sheets respectively.Keywordssheet for automobile usepress forminglevel classificationnew method1前言隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車生產(chǎn)廠家對汽車用薄鋼板沖壓級別的要求越來

4、越高,鋼板的品種也越來越多,為了滿足汽車廠家選材和鋼廠生產(chǎn)的需要,對汽車用薄鋼板進(jìn)行科學(xué)的沖壓級別分類非常必要。在生產(chǎn)中,技術(shù)人員有的采用0.2(或s)、b、等強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行薄鋼板沖壓級別分類;也有的根據(jù)鋼板n、r值的范圍,將鋼板分為深沖板、超深沖板、超超深沖板等1;還有的根據(jù)模擬成形參數(shù)IE、CCV、KWI、LDR等進(jìn)行分類2。但是這些指標(biāo)僅反映鋼板在某種試驗(yàn)方法下的特點(diǎn),并不能準(zhǔn)確反映鋼板的成形能力,在使用時導(dǎo)致爭論。實(shí)際上,鋼板在沖壓成形過程中,變形非常復(fù)雜,沖壓路徑變化多端,鋼板的沖壓級別和實(shí)際成形能力不僅與鋼板的基本成形性能有關(guān),還與鋼板的厚度有較大的關(guān)系。對于力學(xué)性能及n、r值相同的

5、冷軋薄鋼板,厚度大的鋼板其沖壓成形性能顯然比薄的鋼板好,因而離開鋼板的厚度去比較鋼板的沖壓級別并不科學(xué)。在本文中,考慮了鋼板厚度的因素,對鋼板沖壓級別分類的一種新方法進(jìn)行了研究。2研究思路和方法薄鋼板在沖壓成形過程的失效方式主要是應(yīng)變失效,即應(yīng)變值達(dá)到材料的成形極限而導(dǎo)致鋼板破裂。成形極限比較好的反映了鋼板的成形能力。成形極限越高,鋼板抵抗變形能力越強(qiáng),沖壓性能就越好。成形極限主要受3個因素的影響,即鋼板的n、r值和厚度。n值和板厚主要影響成形極限的平面應(yīng)變點(diǎn)(FLD0),繼而影響成形極限的上下位置,n值和板厚越大,FLD0就越大,成形極限就越高;r值主要影響成形極限左半部分的拉延區(qū)域極限線的

6、斜率,r值越大,成形極限圖左半部分極限線越陡峭,對深拉延零件的成形就越有利。利用鋼板的成形極限進(jìn)行沖壓級別分類,比其它參數(shù)要科學(xué)得多。但在實(shí)際應(yīng)用中,成形極限的得到和使用都比較麻煩。成形極限中最關(guān)鍵的是FLD0,FLD0的上下移動會導(dǎo)致整個極限的上下移動,因此我們以FLD0作為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行鋼板沖壓級別的分類。3結(jié)果與討論3.1按FLD0對鋼板沖壓級別進(jìn)行分類根據(jù)上面的研究思路,將FLD0作為鋼板沖壓級別分類的出發(fā)點(diǎn),并結(jié)合薄鋼板的特點(diǎn)和這幾年研究的汽車復(fù)雜沖壓件的FLD0分布情況,對鋼板的沖壓級別按FLD0進(jìn)行分類。汽車復(fù)雜沖壓零件常用的冷軋薄鋼板厚度一般為0.7、0.8、0.9、1.0、1.

7、2、1.5、1.7 mm等7種,n值一般在0.150.29左右,國際上流行的計算FLD0的公式為:FLD0=(14.13t+23.3)n/0.213式中t鋼板厚度。圖1是鋼板常用厚度下FLD0與n值的對應(yīng)關(guān)系。圖1常用厚度下FLD0與n值的關(guān)系近幾年,我們對東汽八平柴、北吉普切諾基、南京躍進(jìn)、江鈴、神龍富康等車型共計32個復(fù)雜沖壓零件進(jìn)行了應(yīng)變分析和優(yōu)化選材,提出了這些零件合適使用材料的性能,并計算出每個零件最佳使用材料的FLD0,見表1。表1所分析零件最佳使用材料的FLD0序號車型零件名稱板厚/mm預(yù)測n值FLD0/%01富康后翼子板內(nèi)板0.70.1602602切諾基燃油箱上體0.80.18

8、03003切諾基后減震器固定橫梁1.50.1503204躍進(jìn)左/右門檻外板0.80.1903205躍進(jìn)右前門外板加強(qiáng)板0.80.1903206躍進(jìn)后地板1.00.1753207躍進(jìn)右后門內(nèi)板0.80.2003308江鈴中立柱外板(上)1.00加油口罩1.20.1803510切諾基前縱梁內(nèi)板1.70.1603611躍進(jìn)右后側(cè)外板0.80.2183612切諾基前圍空氣室板0.80.2253713富康后蓋板上流水槽0.80.2203714躍進(jìn)右后門柱外板0.80.2203715切諾基中柱0.90.2203816切諾基前門內(nèi)板0.90.2203817切諾基后縱梁1.50.18

9、53918躍進(jìn)右前門內(nèi)板0.80.2313919躍進(jìn)地板右加強(qiáng)梁1.50.1803920切諾基加油口罩接板1.50.1904021躍進(jìn)右/左后側(cè)上內(nèi)板0.80.2404022江鈴中立柱外板(下)1.00.22040232020S中柱外板1.00.2304124躍進(jìn)右前門柱上外板0.80.2464125切諾基后柱0.90.2454226躍進(jìn)右中門柱外板0.80.2504227江鈴后立柱外板(下)1.00.2354228躍進(jìn)前地板0.90.2454229富康通道內(nèi)板1.00.2474430切諾基后門內(nèi)板0.90.2754731躍進(jìn)右前門柱下外板1.20.2504832東汽八平柴油底殼1.50.23

10、049研究的這些零件覆蓋了汽車大部分的復(fù)雜沖壓件,具有一定的代表性。表1中FLD0的大小在26 %至49 %之間,將鋼板沖壓級別按FLD0的范圍分為6個級別,見表2。其中第6級是考慮到以后鋼板沖壓性能和零件復(fù)雜程度的提高,特增加的一個沖壓級別,將FLD0高于50 %的鋼板作為6級。3.2按n、r值和鋼板厚度進(jìn)行沖壓級別分類用FLD0對鋼板沖壓級別進(jìn)行分類,在實(shí)際使用中也比較麻煩,有必要將FLD0轉(zhuǎn)化為比較方便的參數(shù)。 表2鋼板沖壓級別分類鋼板沖壓級別FLD0范圍1級25 %FLD030 %2級30 %FLD035 %3級35 %FLD040 %4級40 %FLD045 %5級45 %FLD05

11、0 %6級50 %FLD0我們統(tǒng)計了武鋼20世紀(jì)90年代生產(chǎn)的08AL、03AL和IF鋼等冷軋薄鋼板的n、r值關(guān)系,n值與r值之間有一定的范圍對應(yīng)關(guān)系,見圖2。圖2n、r值統(tǒng)計圖FLD0與n值及板厚有一定的關(guān)系,n值與r值之間也有一定的范圍對應(yīng)關(guān)系,因而可以將按FLD0劃分的鋼板沖壓級別轉(zhuǎn)化為按n、r值和鋼板厚度三者劃分的沖壓級別。表3和圖3表示了幾種常用鋼板厚度下不同沖壓級別的n、r值范圍。圖3幾種常見厚度下不同沖壓級別n、r值的關(guān)系表3不同鋼板厚度和沖壓級別下的n、r值范圍鋼板厚度/mm1級25 %FLD030 %2級30 %FLD035 %3級35 %FLD040 %n值范圍r值范圍n值

12、范圍r值范圍n值范圍r值范圍0.70.1580.1901.452.000.1900.2211.502.270.2210.2531.732.520.80.1520.1821.451.860.1820.2121.502.140.2120.2431.602.550.90.1751.451.820.1750.2041.502.000.2040.2331.602.351.00.1680.1961.451.860.1960.2241.502.351.20.1560.1831.451.860.1830.2091.502.141.50.1650.1891.452.001.70.1550.1781.451.82

13、4級40 %FLD045 %5級45 %FLD050 %6級50 %FLD0n值范圍r值范圍n值范圍r值范圍n值范圍r值范圍0.70.2530.2851.852.760.2850.2912.402.760.2910.80.2430.2731.822.600.2730.2911.952.760.2910.90.2330.2621.822.550.2620.2921.942.760.2921.00.2240.2521.782.550.2520.2811.862.760.2810.2922.422.761.20.2090.2351.652.550.2350.2611.822.550.2610.2921.932.761.50.1890.2121.502.140.2120.2361.602.550.2360.2921.822.761.70.1780.2001.502.000.2000.2221.602.270.2220.2921.732.764結(jié)論(1)將FLD0作為鋼