汽车铝合金板件成形工艺及模具结构设计
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拔模角度在 15°~25°。
（4）由于铝板密度小，上模容易吸料，冲孔也容易
带料，废料滑出比钢板困难。结构设计时需要注意：
它没有用，铝板自动化生产中，需要在线首设置吹气
①在上模非成形部位加弹顶销，在让空部位及上下模
式分张装置，采用不间断吹气模式，吹气压力至少
周边工艺补充面上加足够多的排气孔，选用顶料型冲
起皱严重致不能压到下死点，解决相关问题后再压
件；成形性调试完成后制件外观应无明显起皱与较大
开裂；④调试完成后，做好相应记录，将调整参数反馈
给相关技术人员。
边间隙（7%~8%）t，铝板修边间隙（5%~7%）t；刀块拼
（4）型面研合：①模具倒装，以成形性调试所得样
缝间隙，钢板模具刀块拼缝间隙+0.04~0.1mm、铝板模
大补偿 5mm
图 1 CAE 数据补偿
图 5 修边碎屑多
图 2 数据补偿后仍回弹
（2）容易开裂：延伸率比钢板小，钢为 40%，铝为
20%~25%，故变形量比钢板小，极易开裂，如图 3、图 4
图 6 翻边有碎屑
《模具制造》2018 年第 5 期
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
系列（6022）的铝合金板材为例：新置材料的屈服强度
为 113.6MPa，存放 3 个月后的屈服强度为 126.5MPa，
所示，成形圆角和拔模角度相比钢板类零件有更高的
要求。
存放 6 个月后的屈服强度为 154.5MPa，如表 2 所示。
如果存放时间超过 6 个月，
将过硬以至于成形困难。
表1
钢板
极限延
加工时方便加垫片；②整形模具设计时要考虑后期整
形镶块后面与底面加垫片的操作可行性。
（3）铝板容易开裂，因此工艺和结构设计时应注
意：①CAE 分析时，变薄率控制在 15%以内，最大极限
· 12 ·
图 12 减少凸模型面符型区域面积
《模具制造》2018 年第 5 期
·冲模技术·
（5）铝板修边工序和成形工序容易出现碎屑，因
smaller than steel plate,the elongation is small, and the room temperature environment is aging
hardening,these lead to the difficulty in realizing the stamping process of aluminum plate.
伸率
40%
弹性模
200,000
量（MPa）
钢板与铝板延伸性比较
铝板
备
注
铝板极限延伸率小于钢板，相比钢板
20~25%
更易拉裂
72,000
表2
图 3 拉伸开裂Ⅰ
铝弹性模量为钢的 1/3，相比钢板回弹
更大
6022 铝板时效硬化
存放
时间
屈服强度 抗拉强度
①随着铝板存放时间增加，受时效硬
σs /MPa
σb /MPa
图 16 分序修边（OP40）
铝板在拉伸筋成形时开裂，如图 13、图 14 所示。
R20
FEED
Secondary cut and
Floating cut
Floating
cutter
R10 拔模角 15°
图 13
Floating
cutter
钢板件圆角和拔模角度小
（双筋，
宽度和圆角小）
R30
图 17
二次修边工艺图
及铝板模具调试相关注意要点。相关经验数据和注意要点，可以为汽车铝板模具制造企
业和主机厂提供一定的参考和借鉴。
关键词：
铝合金板件；成形工艺；回弹；模具结构
中图分类号：TG385.2
文献标识码：
B
Forming Process and Die Structure Design
of Automobile Aluminum Alloy Plate
此，工艺和结构方面应注意：①有材料流动的拉伸，拉
伸筋圆角要尽量大，拉伸筋尽量宽。材料流动区域的
圆角（一般指凹模口 R 部位）尽量大。侧壁拔模角要
尽量大（内板拔模角度≥25°、外板拔模角度≥40°）；
②拉伸筋只能用单筋，不能用双筋（钢板件圆角和拔
模角度小，用双筋，宽度和圆角小）。材料不流动的拉
伸，用锁死筋锁死，拉伸筋的 R 要大于 5 倍料厚，防止
R25 拔模角 25°
图 14
铝板件圆角和拔模角度大
（单筋，
宽度和圆角大）
（6）铝板模具修边工艺设计时尽量减少废料刀的
数量，优先考虑分序修边（钢板可以考虑一次修边），
图 18
二次修边模具结构图
（7）铝板模具结构设计时，要有防止侧向力措施，
如图 15、图 16 所示；由于铝板在修边刃口处易形成碎
防止型面因侧向力导致间隙过小产生碎屑。压料板
温下材料稳定性较差等问题。本文通过某项目铝板
· 10 ·
铝合金板的性能
汽车车身用铝合金材料主要包括 2000 系（用于车
不可热处理强化）、6000 系（用于外覆盖件，可热处理
强化）合金板材、型材、管材及高性能铸铝，不同受力
部位采用不同型号的铝合金材料。
（1）屈服强度（σs），铝板的杨氏弹性模量 E 为钢板
【Abstract】This paper introduced several commonly used aluminum alloy materials for
automobile body,due to the characteristics of aluminum plate such as the yield strength is
据相关研究表明：车重下降 10%，油耗降低 6%~8%
（电耗下降 5.5%），车身质量约占整车质量 40%，车身
轻量化对于减轻汽车整备质量有重要的作用，铝合金
是一种具备多种优良性能的轻质材料，成为汽车轻量
化的首选材料。但是也存在一些不足，例如铝板成形
性较差、回弹难以控制，相似零件回弹量是钢板的 3
倍、冲压容易产生碎屑、模具结构比钢板模具复杂、室
·冲模技术·
汽车铝合金板件成形工艺及模具结构设计
叶立渊，彭海波，吴义广，刘会龙，
吕松绪
御捷集团制造工程院（江苏无锡
214000）
【摘要】介绍了几种常用的汽车车身用铝合金材料的性能，由于铝板相比钢板具有屈服强
度小、延伸性小、室温环境出现时效硬化的特性，导致铝板冲压工艺实现困难。通过分析
冲压铝板工艺难点，从多方位深入探讨了汽车铝板成形工艺及模具结构设计注意要点以
料刀的形式，如图 17、图 18 所示，修边刃口吃入深度
力导致间隙过小而产生碎屑，
如图 19、图 20 所示。
屑，必须要一次修边的，考虑采用二次修边或浮动废
控制在 0.5mm。
图 15
分序修边（OP30）
需要采用放侧向力平衡块结构，防止局部侧面因侧向
图 19 整形序压料板设置平衡块
《模具制造》2018 年第 5 期
· 11 ·
·冲模技术·
（5）板料时效：6000 系铝板（6022）出厂时屈服强
度为 113.6MPa，3 个月后变为 126.5MPa，6 个月后为
154.5MPa，超过 6 个月的铝板成形困难。
（6）分张困难：铝板不具有磁性，所以磁性分张对
不能超过 20%；②在不影响材料利用率a，
采用增压模式的吹气式分张装置效果更佳。
（7）表面易划伤：成形类模具表面必须镀铬处理，
有效减少铝板件的拉毛缺陷；在线表面质量检测时，
使用普通油石会造成制件表面划伤，难以修复，必须
使用胶木油石打磨，
减少划伤缺陷，
如图 7、图 8 所示。
图7
头，如图 9、图 10 所示；②废料滑出角度要尽量大，不
在减少环境污染和提高燃油经济型等多重压力
模具开发过程做了相关技术总结和归纳。
下，汽车轻量化已经成为普遍共识。当前提高汽车能
2
发动机和汽车设计已经趋于成熟，可提升的空间较
身结构件，可热处理强化）、5000 系（用于门盖内板件，
效有 3 种途径：提高发动机能效、减少风阻、减少车重，
小，成本高，所以只剩下车身轻量化有很大的潜力。
化影响，抗拉强度和屈服强度逐渐
0
113.6
222.7
增加，
延伸率降低，
成形性变差。
3 个月
126.5
236.8
②铝板存放时间超过6个月，
成形困难。
6 个月
154.5
260.3
3
图 4 拉伸开裂Ⅱ
铝板冲压工艺难点
（1）回弹严重：杨氏弹性模量 E 为钢板的 1/3，故变
形中弹性应变所占比例大。回弹比钢板要大 3 倍左
Through the analysis of the difficulties in the process of stamping aluminum alloy plate, from
various aspects, the key points for the forming process and die structure design of automobile
右，
如图 1、
图 2 所示，
模具整改轮数多，
调试工作量大。
（3）容易堵料与带料：密度为钢板的 1/3， 重量
轻。故拉伸上模易吸料，修边上模易带料，下模易
堵料。
（4）碎屑较多：修边冲孔序易产生片状碎屑，翻边
序也易产生碎屑，
如图 5、图 6 所示。
拉伸主面
最大补偿
2.5mm
拉伸侧面最
大补偿 5mm
拉伸侧面最
（8）铝板模具结构设计时，翻边间隙和修边间隙
要设置合理，压料板易干涉部位要进行避让，并倒角；
翻边工序的翻边刀块 R＞5t 或 R5mm 以上，钢板翻边
间隙（0.9~1.0）t；铝板翻边间隙（1.0~1.1）t，如图 21 所
示；修边工序的修边刃口间隙要求均匀平整，钢板修
压出 2～3 张非基准模研合用板件；③若大面积开裂或
件为基准，打磨非基准模的干涉部位；②逐渐加压至
具刀块拼缝间隙 0~+0.05mm，如图 22 所示。
成形压力多次合模，研磨型面；③压制新件用于确认
研磨效果，
确保研合率大于 95℅。
（5）精磨及打排气孔：上模均匀打ϕ6mm 排气孔，
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· 13 ·
·冲模技术·
（2）上模与压边圈导板间隙调整及压边圈研合：
①将模具安装在压机上，调整上模与压边圈导板间
隙 ，导滑面配合率达到 95℅以上；②气顶杆顶起，以
上模压料面为基准对压边圈进行研合，研合率达 99%
automobile aluminum die manufacturing enterprises and main engine factories.
Key words: aluminum alloy plate；forming process；springback；die structure
1
引言
aluminum alloy plate and the related points for attention in aluminum alloy die debugging are
discussed. Relevant experience data and attention points, can provide some references for
的 1/3，密度小，质量轻；典型外钢：σs=210MPa、典型优
质外铝：
σs=130MPa。
（2）延伸性，延伸性是指材料在未开裂的前提下
在线性方向上的长度变化。以下为极限延伸率：钢为
40%、铝为 20%~25%，
如表 1 所示。
《模具制造》2018 年第 5 期
·冲模技术·
（3）时效硬化，铝有严格的极限保存时期，以 6000
低于 30°，选用网纹式废料滑板，便于废料滑出。同时
在不影响定位的前提下，尽量减少凸模型面符型区域
面积，如图 11、图 12 所示。
图 9 拉伸上模弹顶销和排气孔
外表面划伤（普通油石打磨）
图 10 后续上模弹顶销和排气孔
图8
4
外表良好（胶木油石打磨）
铝板模具成形工艺和结构注意要点
（1）铝板比钢板回弹要大很多，因此工艺方面应
注意：①拉伸要尽量拉伸到位，减少后序翻边整形；②
必须要翻边整形时，尽量采用内外侧压料整形；③发
盖外板前后侧翻边时多料与少料是造成翻边后主面
回弹的重要因素，拉伸时要尽量接近产品形状，必要
图 11
选用网纹板废料滑板
时需要做材料补偿。
（2）考虑回弹整改便利性，结构方面应注意：①拉
伸工序的模具结构尽量采用整体镶块，后期重新数控
以上，管理面研合要求 100%。
（3）成形性调试：①根据 D/L 图上料片尺寸和成
形条件结合 CAE 报告（要使用专业拉伸油）分阶段完
成成形调试。按技术指导参数调整好机床顶杆的高
图 20
修边序压料板设置平衡块
度、压边力，分次压件，观察板料流动方向与速度，做
好记录，然后分析，根据实际状态对模具进行调整；②
（4）由于铝板密度小，上模容易吸料，冲孔也容易
带料，废料滑出比钢板困难。结构设计时需要注意：
它没有用，铝板自动化生产中，需要在线首设置吹气
①在上模非成形部位加弹顶销，在让空部位及上下模
式分张装置，采用不间断吹气模式，吹气压力至少
周边工艺补充面上加足够多的排气孔，选用顶料型冲
起皱严重致不能压到下死点，解决相关问题后再压
件；成形性调试完成后制件外观应无明显起皱与较大
开裂；④调试完成后，做好相应记录，将调整参数反馈
给相关技术人员。
边间隙（7%~8%）t，铝板修边间隙（5%~7%）t；刀块拼
（4）型面研合：①模具倒装，以成形性调试所得样
缝间隙，钢板模具刀块拼缝间隙+0.04~0.1mm、铝板模
大补偿 5mm
图 1 CAE 数据补偿
图 5 修边碎屑多
图 2 数据补偿后仍回弹
（2）容易开裂：延伸率比钢板小，钢为 40%，铝为
20%~25%，故变形量比钢板小，极易开裂，如图 3、图 4
图 6 翻边有碎屑
《模具制造》2018 年第 5 期
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系列（6022）的铝合金板材为例：新置材料的屈服强度
为 113.6MPa，存放 3 个月后的屈服强度为 126.5MPa，
所示，成形圆角和拔模角度相比钢板类零件有更高的
要求。
存放 6 个月后的屈服强度为 154.5MPa，如表 2 所示。
如果存放时间超过 6 个月，
将过硬以至于成形困难。
表1
钢板
极限延
加工时方便加垫片；②整形模具设计时要考虑后期整
形镶块后面与底面加垫片的操作可行性。
（3）铝板容易开裂，因此工艺和结构设计时应注
意：①CAE 分析时，变薄率控制在 15%以内，最大极限
· 12 ·
图 12 减少凸模型面符型区域面积
《模具制造》2018 年第 5 期
·冲模技术·
（5）铝板修边工序和成形工序容易出现碎屑，因
smaller than steel plate,the elongation is small, and the room temperature environment is aging
hardening,these lead to the difficulty in realizing the stamping process of aluminum plate.
伸率
40%
弹性模
200,000
量（MPa）
钢板与铝板延伸性比较
铝板
备
注
铝板极限延伸率小于钢板，相比钢板
20~25%
更易拉裂
72,000
表2
图 3 拉伸开裂Ⅰ
铝弹性模量为钢的 1/3，相比钢板回弹
更大
6022 铝板时效硬化
存放
时间
屈服强度 抗拉强度
①随着铝板存放时间增加，受时效硬
σs /MPa
σb /MPa
图 16 分序修边（OP40）
铝板在拉伸筋成形时开裂，如图 13、图 14 所示。
R20
FEED
Secondary cut and
Floating cut
Floating
cutter
R10 拔模角 15°
图 13
Floating
cutter
钢板件圆角和拔模角度小
（双筋，
宽度和圆角小）
R30
图 17
二次修边工艺图
及铝板模具调试相关注意要点。相关经验数据和注意要点，可以为汽车铝板模具制造企
业和主机厂提供一定的参考和借鉴。
关键词：
铝合金板件；成形工艺；回弹；模具结构
中图分类号：TG385.2
文献标识码：
B
Forming Process and Die Structure Design
of Automobile Aluminum Alloy Plate
此，工艺和结构方面应注意：①有材料流动的拉伸，拉
伸筋圆角要尽量大，拉伸筋尽量宽。材料流动区域的
圆角（一般指凹模口 R 部位）尽量大。侧壁拔模角要
尽量大（内板拔模角度≥25°、外板拔模角度≥40°）；
②拉伸筋只能用单筋，不能用双筋（钢板件圆角和拔
模角度小，用双筋，宽度和圆角小）。材料不流动的拉
伸，用锁死筋锁死，拉伸筋的 R 要大于 5 倍料厚，防止
R25 拔模角 25°
图 14
铝板件圆角和拔模角度大
（单筋，
宽度和圆角大）
（6）铝板模具修边工艺设计时尽量减少废料刀的
数量，优先考虑分序修边（钢板可以考虑一次修边），
图 18
二次修边模具结构图
（7）铝板模具结构设计时，要有防止侧向力措施，
如图 15、图 16 所示；由于铝板在修边刃口处易形成碎
防止型面因侧向力导致间隙过小产生碎屑。压料板
温下材料稳定性较差等问题。本文通过某项目铝板
· 10 ·
铝合金板的性能
汽车车身用铝合金材料主要包括 2000 系（用于车
不可热处理强化）、6000 系（用于外覆盖件，可热处理
强化）合金板材、型材、管材及高性能铸铝，不同受力
部位采用不同型号的铝合金材料。
（1）屈服强度（σs），铝板的杨氏弹性模量 E 为钢板
【Abstract】This paper introduced several commonly used aluminum alloy materials for
automobile body,due to the characteristics of aluminum plate such as the yield strength is
据相关研究表明：车重下降 10%，油耗降低 6%~8%
（电耗下降 5.5%），车身质量约占整车质量 40%，车身
轻量化对于减轻汽车整备质量有重要的作用，铝合金
是一种具备多种优良性能的轻质材料，成为汽车轻量
化的首选材料。但是也存在一些不足，例如铝板成形
性较差、回弹难以控制，相似零件回弹量是钢板的 3
倍、冲压容易产生碎屑、模具结构比钢板模具复杂、室
·冲模技术·
汽车铝合金板件成形工艺及模具结构设计
叶立渊，彭海波，吴义广，刘会龙，
吕松绪
御捷集团制造工程院（江苏无锡
214000）
【摘要】介绍了几种常用的汽车车身用铝合金材料的性能，由于铝板相比钢板具有屈服强
度小、延伸性小、室温环境出现时效硬化的特性，导致铝板冲压工艺实现困难。通过分析
冲压铝板工艺难点，从多方位深入探讨了汽车铝板成形工艺及模具结构设计注意要点以
料刀的形式，如图 17、图 18 所示，修边刃口吃入深度
力导致间隙过小而产生碎屑，
如图 19、图 20 所示。
屑，必须要一次修边的，考虑采用二次修边或浮动废
控制在 0.5mm。
图 15
分序修边（OP30）
需要采用放侧向力平衡块结构，防止局部侧面因侧向
图 19 整形序压料板设置平衡块
《模具制造》2018 年第 5 期
· 11 ·
·冲模技术·
（5）板料时效：6000 系铝板（6022）出厂时屈服强
度为 113.6MPa，3 个月后变为 126.5MPa，6 个月后为
154.5MPa，超过 6 个月的铝板成形困难。
（6）分张困难：铝板不具有磁性，所以磁性分张对
不能超过 20%；②在不影响材料利用率a，
采用增压模式的吹气式分张装置效果更佳。
（7）表面易划伤：成形类模具表面必须镀铬处理，
有效减少铝板件的拉毛缺陷；在线表面质量检测时，
使用普通油石会造成制件表面划伤，难以修复，必须
使用胶木油石打磨，
减少划伤缺陷，
如图 7、图 8 所示。
图7
头，如图 9、图 10 所示；②废料滑出角度要尽量大，不
在减少环境污染和提高燃油经济型等多重压力
模具开发过程做了相关技术总结和归纳。
下，汽车轻量化已经成为普遍共识。当前提高汽车能
2
发动机和汽车设计已经趋于成熟，可提升的空间较
身结构件，可热处理强化）、5000 系（用于门盖内板件，
效有 3 种途径：提高发动机能效、减少风阻、减少车重，
小，成本高，所以只剩下车身轻量化有很大的潜力。
化影响，抗拉强度和屈服强度逐渐
0
113.6
222.7
增加，
延伸率降低，
成形性变差。
3 个月
126.5
236.8
②铝板存放时间超过6个月，
成形困难。
6 个月
154.5
260.3
3
图 4 拉伸开裂Ⅱ
铝板冲压工艺难点
（1）回弹严重：杨氏弹性模量 E 为钢板的 1/3，故变
形中弹性应变所占比例大。回弹比钢板要大 3 倍左
Through the analysis of the difficulties in the process of stamping aluminum alloy plate, from
various aspects, the key points for the forming process and die structure design of automobile
右，
如图 1、
图 2 所示，
模具整改轮数多，
调试工作量大。
（3）容易堵料与带料：密度为钢板的 1/3， 重量
轻。故拉伸上模易吸料，修边上模易带料，下模易
堵料。
（4）碎屑较多：修边冲孔序易产生片状碎屑，翻边
序也易产生碎屑，
如图 5、图 6 所示。
拉伸主面
最大补偿
2.5mm
拉伸侧面最
大补偿 5mm
拉伸侧面最
（8）铝板模具结构设计时，翻边间隙和修边间隙
要设置合理，压料板易干涉部位要进行避让，并倒角；
翻边工序的翻边刀块 R＞5t 或 R5mm 以上，钢板翻边
间隙（0.9~1.0）t；铝板翻边间隙（1.0~1.1）t，如图 21 所
示；修边工序的修边刃口间隙要求均匀平整，钢板修
压出 2～3 张非基准模研合用板件；③若大面积开裂或
件为基准，打磨非基准模的干涉部位；②逐渐加压至
具刀块拼缝间隙 0~+0.05mm，如图 22 所示。
成形压力多次合模，研磨型面；③压制新件用于确认
研磨效果，
确保研合率大于 95℅。
（5）精磨及打排气孔：上模均匀打ϕ6mm 排气孔，
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· 13 ·
·冲模技术·
（2）上模与压边圈导板间隙调整及压边圈研合：
①将模具安装在压机上，调整上模与压边圈导板间
隙 ，导滑面配合率达到 95℅以上；②气顶杆顶起，以
上模压料面为基准对压边圈进行研合，研合率达 99%
automobile aluminum die manufacturing enterprises and main engine factories.
Key words: aluminum alloy plate；forming process；springback；die structure
1
引言
aluminum alloy plate and the related points for attention in aluminum alloy die debugging are
discussed. Relevant experience data and attention points, can provide some references for
的 1/3，密度小，质量轻；典型外钢：σs=210MPa、典型优
质外铝：
σs=130MPa。
（2）延伸性，延伸性是指材料在未开裂的前提下
在线性方向上的长度变化。以下为极限延伸率：钢为
40%、铝为 20%~25%，
如表 1 所示。
《模具制造》2018 年第 5 期
·冲模技术·
（3）时效硬化，铝有严格的极限保存时期，以 6000
低于 30°，选用网纹式废料滑板，便于废料滑出。同时
在不影响定位的前提下，尽量减少凸模型面符型区域
面积，如图 11、图 12 所示。
图 9 拉伸上模弹顶销和排气孔
外表面划伤（普通油石打磨）
图 10 后续上模弹顶销和排气孔
图8
4
外表良好（胶木油石打磨）
铝板模具成形工艺和结构注意要点
（1）铝板比钢板回弹要大很多，因此工艺方面应
注意：①拉伸要尽量拉伸到位，减少后序翻边整形；②
必须要翻边整形时，尽量采用内外侧压料整形；③发
盖外板前后侧翻边时多料与少料是造成翻边后主面
回弹的重要因素，拉伸时要尽量接近产品形状，必要
图 11
选用网纹板废料滑板
时需要做材料补偿。
（2）考虑回弹整改便利性，结构方面应注意：①拉
伸工序的模具结构尽量采用整体镶块，后期重新数控
以上，管理面研合要求 100%。
（3）成形性调试：①根据 D/L 图上料片尺寸和成
形条件结合 CAE 报告（要使用专业拉伸油）分阶段完
成成形调试。按技术指导参数调整好机床顶杆的高
图 20
修边序压料板设置平衡块
度、压边力，分次压件，观察板料流动方向与速度，做
好记录，然后分析，根据实际状态对模具进行调整；②