超大尺寸双曲幕墙面材采用汽车模具冲压制作技术的研究与应用

王伟伟 刘爱东

摘要：国家会议中心二期项目外立面局部采用双曲面珐琅钢板，钢板厚度为2mm，钢板强度大，普通钣金很难实现双曲面效果，而且项目质量控制标准高，普通双曲面工艺无法满足产品加工一致性，采用汽车模具冲压技术进行双曲面制作，不同于常规的双曲面制作工艺，本文对模具铸造、模具加工、冲压工艺进行简单介绍，并以国家会议中心二期项目为例，将Z系列双曲面钢板的冲压工序进行介绍，为类工程提供借鉴。

关键词：双曲面材;模具冲压;制作技术

1 工程简介

国家会议中心二期项目东侧及南北侧外幕墙面板为双曲面珐琅钢板，造型复杂多样，面材尺寸大，采用传统钣金工艺制作曲面极其困难，通过反复调研与论证，选择汽车模具冲压技术进行钣金加工，能较好的实现曲面效果，这是工业汽车制造技术在建筑幕墙材料加工的一种新尝试，技术新应用。本文对该技术的模具开发工艺流程、模具设计、模具铸造及加工、冲压进行介绍。

2.技术研究与应用

2.1冲压模具开发工艺流程

2.2  模具设计阶段技术要求

根据产品形状、精度要求，结合现有的压机设备（需要考虑压机尺寸、压力能否满足冲压要求）、利用CAE软件进行模具设计并模拟冲压，提前规避冲压过程中的料片干涉、料片起皱及开裂问题。

2.3  模具铸造及加工

模具设计完成后，进行模具加工制作，模具初步成型采用铸造工艺，铸件完成后对铸件进行粗加工及精加工，最终达到模具试冲压要求，本项目模具铸造工艺采用消失模铸造工艺，消失模铸造又称实型铸造，是将与铸件尺寸相同的泡沫模型刷涂耐火材料并烘干后，埋在干石英砂或宝珠砂、镁橄榄石砂振动造型，然后在负压下浇注，使泡沫模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的铸造方法，消失模铸造工艺如下：

2.4  冲压工艺流程

冲压生产工艺是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属材料受力后发生塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸，冲压的三要素如下：

冲压工艺大至可分为分离工序和成形工序两大类，分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求，成形工序的目的是使板料在不破裂的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。

分离工序又可分为落料、冲孔、修边;成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。汽车模具冲压工艺在国会项目的应用。

2.5  国家会议中心珐琅钢板幕墙面板简介及加工

2.5.1 珐琅钢板幕墙面板简介

（1）东侧群鸟幕墙延东西方向布置，高度为6-20m，长度456米，总面积约8000平米， 珐琅钢板颜色为白色。

（2）东立面群鸟幕墙双曲面珐琅钢板共计有5种面材形式，面板尺寸为7.2m*1.2m，Z04为平行四边形平板，Z05，Z01，Z02，Z03为双曲面板，Z05面板不开鸟窗洞，Z01，Z02，Z03为双曲面板开鸟窗洞口，开洞尺寸逐步增大。

2.5.2  珐琅钢板幕墙面板加工

Z系列群鸟幕墙珐琅钢板以Z01版型为例，钢板厚度为2mm，材质为宝钢搪瓷专用零碳钢板材，冲压加工工艺如下：

第一序：激光下料，激光切割成需要的尺寸。

第二序：拉延成型。

第三序：激光切割及開孔，将钢板外侧压边圈多余材料切除，并将内控切割完成。

第四序：单侧长边二次折边翻边。

第五序：斜锲翻边，单侧短边二次这边翻边，由于脱模问题，两个短边只能逐次进行二次20mm翻边。

第六序：斜锲翻边，单侧长边二次这边翻边，为了方便脱模及取料，两侧6米长边只能单边进行翻边。

第七序：斜锲翻边，单侧短边二次这边翻边，由于脱模问题，两个短边只能一侧一侧的进行二次20mm翻边。

第八序：内孔鸟窗一次翻边，二次翻边用模具无法实现，需要用激光进行焊接。

第九序：通过前八序加工，钢板主板面成型，其余小部件通过焊接完成，部分冲压缺料位置也需要通过补焊完成，示意图内的黄色及铝板材料均需要通过补料完成。

4 结束语

通过本项目超大尺寸双曲幕墙面材采用汽车模具冲压制作技术的应用，保证了工程质量，由于模具冲压在幕墙面板加工制作使用极少，经过本项目实施，为大尺寸幕墙面材采用汽车模具冲压制作提供了实施经验，为今后类似工程提供借鉴，本技术具备以下特点：

优点：产品尺寸稳定，由于模具冲压成型的特点，一旦模具交付后，模具冲压的曲面效果一致性极高，每张板尺寸及曲面误差均在0.5mm以内，较好的保证了面板效果， 采用模具冲压，生产效率高，日产量高。

缺点：适于大批量生产冲压，小批量生产加工，模具费用较高，而且依赖设备与模具，投产周期较长，初始投入大。

参考文献：

[1]冲压剪刀下料未注公差尺寸的极限偏差.JB/T438-2011.

[2]冲压件未注公差尺寸的极限偏差.GB/T15055-2007.

[3]金属冷冲压件. JB/T438.1-1999.