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本文针对新能源汽车行业中逐步推广的轻量化车身材料进行分析，从铝板原材料性能、铝冲压工艺分析及审查标准、模具结构设计以及铝冲压生产给工厂规划及生产组织与钢板的差异及带来的影响做了分析对比，进一步增强了对铝冲压技术的研究，带动了铝冲压技术的发展应用。

随着汽车产业发展，新能源汽车推广的逐步成熟，新材料作为四新技术之首，由其带来的新工艺、新技术、新设备的应用不断得以更新变革，众所周知，冲压作为汽车生产的四大工艺之首，在成本、质量的控制方面起着举足轻重的作用，汽车行业的同仁们曾认为冲压的工艺已足够完善了。但随着新材料的应用，让冲压领域的从业人员认识到，技术的发展从来不会停止，需要不断的创新，不断的革新才能在冲压行业里游刃有余。

传统的汽车行业中，钢材的应用相对来说较为成熟，国内钢铁产业的发展日趋完善，不论是汽车主机厂还是板材厂对钢板的性能研究都非常的透彻。但随着新能源汽车的发展和应用逐步走上核心舞台，新能源汽车的经济性、动力性的指标要求越来越高，车身的轻量化在汽车的发展历程中一直起着至关重要的作用，尤其在近年的新能源汽车行业里，很多行业的专家已经开始提出了电动化、智能化、网联化、轻量化的新四化理念，轻量化是新能源电动汽车发展的大趋势。

作为汽车行业的从业者，大家都很熟悉如何实施轻量化，比如轻量化的材质选择、轻量化的结构设计优化。在铝车身项目的开发过程中，不论是主机厂还是模具厂都是谈铝色变的，这也无可厚非，毕竟铝的发展历史也就200 年左右，一方面对铝材的性能研究不够充分，另一方面铝板在汽车行业中的应用仍然未能大面积的推广应用开来，这个原因很大程度受成本、质量及生产组织的约束，本文以H公司R 项目，对钢车身、铝车身冲压的代表性差异进行对比，让更多的冲压人充分了解钢铝冲压的差异性和独特性，并对材料选择、工艺设计、生产组织进行合理的规划。

原材料

钢板在汽车行业里的应用已经非常成熟了，板材的性能也更加的稳定，铝板和钢板相比主要缺点有：⑴铝板有时效性，尤其是6 系铝时效性更加敏感；⑵铝板偏软，在生产过程中容易导致磕碰划伤，带来额外的面品质量缺陷，从而增加返修打磨的工作量，衍生出铝板返修除尘设备的需求；⑶铝板的性能差异导致冲压成形的不稳定性，易回弹，易开裂。铝板和钢板相比的优点是铝板比钢板的防腐性能好，铝板的密度为2.7g/cm3，钢的密度是7.85g/cm3，轻量化效果非常明显。具体对比见表1。

铝板的延展率低于钢，断口一般显现为脆性裂纹，铝板屈强比(屈服/抗拉)较高，相比钢材，铝材均匀伸长率相同，而局部伸长率低，变形能力差。铝板与钢板拉伸曲线如图1 所示。

工艺分析

表1 铝板与钢板性能对比

鉴于铝板材性能的差异，产品工艺审查标准也存在一定的出入，比如铝板R 角一般应该大于5t，铝包边一般应设计为水滴包边。铝板一般3 个月后n(硬化指数)和r 值(塑性比)大幅降低，对模具安全裕度要求高，因此对CAE 的仿真性能影响较大，因此在铝冲压CAE 分析过程中，一般至少需要通过Dynaform 和Autoform 两款软件做对比分析验证。表2为铝板与钢板性能及工艺审查标准，铝板在最小拉延凸R 角时，一般外板材料厚1.0mm，R ≥5t；钢板一般外板材料厚0.7mm，R ≥2.8mm。

铝模具

由于铝板性能参数的差异，导致铝冲压模具与钢模具不论是模具的材质还是结构的设计都有着较大的差异，比如模具基体及凸凹模选材对比见表3。

同时，因为铝板面品质量较为敏感，原则上模具不允许补焊，因此在模具结构式样设计时，预留10mm 的肉厚，以便模具大面变更直接二次降刻加工，而非补焊加工。铝冲压模具式样图如图2 所示。

表2 铝板与钢板性能及工艺审查标准

表3 钢冲压模具材质及铝冲压模具材质要求

图2 铝冲压模具式样

铝模具的修冲易产生铝屑，生产过程的铝屑会造成面品的质量缺陷，因此铝板尽量减少废料刀的结构设计，如图3 所示。

对生产规划影响

由于铝板较轻且没有磁性，因此在冲压生产线的拆垛分张过程中，传统的去磁已经无法分张，铝分张一般采用气刀分张，如图4 所示。

由于铝板偏软，在生产运输过程容易出现板料滑动皮带摩擦导致面品质量缺陷，因此在规划中采用高摩擦真空皮带，同时考虑到铝板和钢板的原材料差异，需要对铝板和钢板废料分类收集。因此一般钢铝混线的废料收集多采用双料斗收集(图5)。考虑到铝板的返修，打磨的粉尘需要规划除尘防爆，因此需在冲压车间规划封闭打磨房，满足产品返修，如图6 所示。

同时由于铝板的时效性要求，导致在生产组织中要明确先进先出，确保板料的及时使用，车间板料需要规划信息化，及时对板料进行监控，避免板料存储过时效。

图3 铝屑对冲压模具的影响

图6 铝冲压返修除尘房

结束语

铝冲压相对钢冲压存在较大的差异性，以上从铝板性能、工艺分析审查标准、模具的材质、结构的设计以及生产规划的差异性进行说明，进一步阐述了对铝板冲压技术分析研究，为铝冲压技术的推广应用提供了方案支持。

主要负责新车型产品工艺设计、生产线工装设备技术开发及工厂规划。曾以第一人称发表论文3 篇，第一人称授权发明专利5 项，曾获得省科技进步三等奖。