冲压成形

基本力学性能

汽车用户使用汽车板首先要进行冲压成形，把钢板冲压成零件所需要的形状和尺寸。薄板的冲压成形是一个非常复杂的过程，和钢板的力学性能、钢板与模具之间的接触摩擦条件、模具及压机的参数等等都有关系。首先关心的是钢板的基本力学性能，主要有屈服强度，抗拉强度，延伸率，r值，n值。一般来说，高的延伸率，高的r值和高的n值有利于冲压成形。

模拟成形性能

除了基本力学性能，模拟各种基本成形特征的成形试验结果对钢板成形性能的评价也很重要。采用数字摄像、图形处理和数值分析，可进行材料、冲压Ｕ形弯曲模具和冲压工艺参数之间的相互关系的研究。

模拟成形试验研究项目主要有：“S”梁试验评价板料回弹性能、液压胀形试验、杯突试验评价板料胀形性能、成形极限图试验、拉深成形实验评价板料的拉深成形性能、锥杯试验检验拉深-胀形复合成形的板料成形性能、扩孔试验评价板料扩孔成形性能等。

在上述的各种成形试验中，成形极限图(FLD)试验非常重要。FLD是板料在不同应变路径下的局部失稳极限应变构成的曲线。FLD描述了各种应变状态下材料的成形极限，对分析复杂零件的成形非常有帮助。下图为典型钢种成形极限图：

表面摩擦特性

除了钢板本身的成形性能外，钢板表面与模具之间的摩擦条件也是影响成形结果的重要因素。要了解钢板与模具之间的摩擦特征是一个相当困难的事情。拉延珠试验机是研究汽车板表面状态的专用设备。该设备通过全软件控制和不同模具实现模拟汽车板的冲压过程，测定汽车板的表面摩擦系数，以研究润滑、粗糙度、温度等对成形的影响，测定汽车板镀层粘附性等级，以研究表面质量和耐腐蚀性。 摩擦试验目的是评价汽车用钢板或润滑油的摩擦特性。试验范围：常温－120度之间。

锌层附着力评估及典型值

目前汽车中镀锌钢板的使用越来越多，在冲压过程中锌层的附着力就显得很重要。用实验方法可以评价汽车用镀锌薄钢板在模拟拉延筋状态下的锌层粘附性。试验使用范围：常温－120度之间。

板材及零件抗凹陷性能评估及试验曲线

为达到节能目的，汽车覆盖件设计日趋轻量化，成形中大量采用高强度超薄钢板，为评估钢板减薄引起刚性的变化，提出了抗凹性指标。所谓抗凹性是指构件承受横向集中载荷抵抗凹陷的能力，它包括：局部凹陷抗力，抗凹刚度。

试验对特定试件模拟覆盖件进行抗凹性评估，在准静态（低速）和动态（高速）压入条件下提供重复可比较的抗凹试验结果，为零件选材提供依据。

板材抗凹性评估实例：从上图可以看出，厚度增加，局部凹陷抗力增大

屈服强度增大，局部凹陷抗力增大

零件抗凹性试验对覆盖件进行抗凹性评估，在准静态（低速）和动态（高速）压入条件下提供重复可比较的抗凹试验结果，对零件成形后的使用性能进行评估。

CGA技术的工程应用

采用成形极限图(FLD),网格应变分析(CGA)以及厚度应变分析(TSA)对零件冲压成形的安全裕度进行评估。下图就是一个具体实例：

有限元仿真及应用

汽车的计算机仿真技术是计算机辅助分析技术的一种，它始终贯穿于汽车的设计阶段。刚度强度分析、碰撞分析、模态分析用于检验汽车结构是否符合安全标准；虚拟路试用于检验汽车的结构、零件和焊点等的抗疲劳性；冲压仿真分析用于检验车身零件是否具有良好的可成形性。因此汽车计算机仿真技术有效地缩短了汽车的设计周期，节约了大量的人力、物力和时间，从而降低了成本，提高了汽车厂的竞争能力。

通过优化拉延筋的布置和强度，以及增加工艺切口，改善该零件的冲压成形性能。