基于汽车冲压模具设计制造及其维修研究

陈玲 杨福贺 沈阳来金汽车零部件有限公司

基于汽车冲压模具设计制造及其维修研究

陈玲 杨福贺 沈阳来金汽车零部件有限公司

我国汽车冲压模具生产、制造和维护已经逐步达到世界领先水平，但是我们同时也存在着一些问题。比如，在工艺性方面，国内的设计随意性较强，有时因为过于注重模具本身，而忽视了对生产工艺合理性的考虑；同时，我国的冲压模具生产的标准化程度低，导致在使用过程中经常需要维修，以上这些都是我们需要不断研究并改进的。

冲压模具 设计制造 维修

汽车冲压模具在汽车制造业有着举足轻重的位置，模具的设计、生产直至最后的维修都是息息相关、不可分割的。虽然我国已经跻身于世界汽车冲压模具生产、制造的先进行业队伍中，但是还有着不可轻视的问题，在工艺性方面，国内的设计大多注重模具本身，随意性较强，对其工艺合理性考虑较少；在人性化方面也有欠缺，标准化程度低，致使维修难度大，影响销量；除此之外，模具毛坯铸造和热处理质量差，影响实际性能。这些就是我们在未来需要继续努力钻研的方向。

一、汽车冲压模具的维修

由于汽车冲压模具生产过程复杂，对精密度要求高；不仅如此，汽车冲压模具的生产周期很长，制造成本高，这也使得其成为汽车制造中的关键性步骤。在使用和运输过程中，汽车冲压模具难免会遭受撞击或者摩擦等不同力量的冲击。不仅如此，汽车冲压模具在经过一段时间的工作后，汽车冲压模具工作部位和连接处的滑动位置都会发生不同程度的磨损或者损坏，致使模具性能下降。汽车冲压模具的这一缺点会在工作中影响整车的性能和质量，遇到问题后，一般在施工中会整车停工，重新更换或者维修后再恢复正常运转；但是，如没有及时发现检修，不排除会引发安全事故的可能。因此，如何在使用过程中能够使汽车冲压模具正常工作并保持良好的工作性能至关重要。一般说来，首先就是要做好汽车冲压模具的维护，其中包括定期检查冲压模具，如在检查中发现问题，一定要第一时间进行维修，不论发现大小毛病，都要予以重视、及时维修、不断维护。

二、汽车冲压模具的设计与制造

（一）对模具设计要求。一般模具设计使用寿命不低于60万-80万次。模具在设计过程中除了要满足产品零件图的工艺要求外，还要考虑模具所能适应的生产条件，即采用的设备、操作方式、制件的运输及流向、工位器具的存放.模具的安装与吊装、废料的排除、动能的供应等因素。对模具本身要求则更高即对铸造毛坯、模具各主要工作部分的材质及热处理、模具的导向、模具的结构、斜锲机构、制件的托起与取出制件的定位等各方面不仅要求精度还要求其安全性、作业性、维修性.工艺性等各方面都要好。

（二）模具结构及主要零件设计。模具采用活动小导柱，起上下模具对模的作用，因为冲筋零件的展开很大，模具在冲床上安装正确以后，活动小导柱实际上己经起上下模具的导向作用了。在生产过程中，还会经常遇到一次冲孔落料，可能会造成凸凹模孔壁太薄，影响模具寿命。因此将模芯设计成分级进，模芯中用固定板来固定，在通用模架的上模板上，用短定位销定位，这样就达到了冲孔、落料复合成一次完成的目的。

（三）模具结构简化。通常在有限元模拟过程中，首先将冲压模具三维CAD模型导入有限元前处理软件，由于模具各部件的局部几何特征复杂程度不同，可利用六面体网格进行离散，既要有较好的离散网格质量，又要控制离散后网格（节点）的数量。在进行模具结构分析时，一大块区域中的细小几何特征对结构整体受力的影响是很小的，例如模具上的测量标尺、平衡块、加强筋等结构对模具结构刚度没有多大的贡献。冲压模具更是如此，相对于冲压模具的结构尺寸，模具上的很多几何特征非常小，对模具结构刚度影响也很小。因此，模具结构在进行分析建模以及体单元离散时，对模具上复杂的细小几何特征进行合理的简化是可行、而且是必要的。合理的简化模具结构，不但能使网格离散的难度降低，离散后网格（节点）的数量减少，而且可以使离散后网格的质量明显提高。离散网格（节点）数量的减少，合理分配了计算时间；网格质量的提高，有利于模拟精度的提高，这些使得结构分析更加有利。进行模型简化时，可以考虑以下三条标准：1.模型简化后要便于对模型结构进行体单元离散，并且离散的体单元要达到企业有限元模拟对单元质量的要求；2.模型简化后，离散后的体单元数量要在其结构分析有限元软硬件处理能力内，计算时间在合理承受范围内；3.在满足以上两点的基础上，尽量减小模具三维CAD模型简化程度。

（四）整形模具的结构设计。在设计修边模时，要考虑修边方向、定位方式、修边刃口的镶块分块及废料的分块与排除等诸多问题。翻边模是将半成品工件的一部分材料相对另一部分材料进行翻转的模具，冲压方向不同，翻边模可分为垂直翻边模和水平翻边模两大类。翻边模也是制成合格覆盖件的必要装备。制件沿周边翻边后，通常都包在凸模上，为不使制件取出后变形，通常沿凸模周边加顶料装置，使零件翻边后沿凸模周边退出。根据数字化开发流程，零件具体采取的步骤是：1.制作工艺补充面；2.产品可成型性分析；3.从工艺补充面、拉延筋设置、坯料大小、选材等方面优化设计，解决成型分析中的问题；4.仍无法成型，提出设变；5.修改产品，重新制作工艺补充面；6.成型性分析，最终通过。

三、结语

作为现代汽车工业中不可或缺的加工方法，冲压模具所制出的车身零件具有自重轻、强度高、硬度大和成本低等优点，因此在汽车制造与生产过程可以实现批量化和机械自动化的方式。另外，汽车冲压模具的生产效率高，是一种其它模具加工方法所不能替代的先进的汽车模具制造技术。经过近几十年的探索中，汽车冲压模具的技术发展重点已经逐渐聚焦于覆盖模具和多功能精冲模具的研发上，并将技术的研制与当今的信息高速化和网络智能化特点相联系。在具体研制方法上，需结合计算机处理、模具数字化制造、模具系统集成化等方式，实现产销一体化。

[1]夏国栋.汽车覆盖件冲压模具精细化设计的关键技术研究[D].上海交通大学，2015.

[2]张建华.汽车车身冲压模具设计、制造及采购问题探讨[J].汽车工艺与材料，2016.