汽车覆盖件模具工艺前期流程的优化设计策略分析

肖志余

摘 要：文章通过对汽车覆盖件模具工艺前期流程的优化设计，使汽车覆盖件模具工艺前期流程更加科学合理，提高汽车覆盖件模具的整体性能和使用寿命，同时也能为其他相关行业的发展提供借鉴经验。

关键词：汽车覆盖件模具工艺 前期流程 优化设计

1 引言

目前，我国汽车产业正处于快速发展时期，在此期间，汽车覆盖件的制造技术也得到了显著提高，并对汽车产品的质量起到了积极作用。在实际生产过程中，汽车覆盖件模具工艺前期流程的优化设计非常重要。在实际生产过程中，若对工艺前期流程进行优化设计，将有效提升生产效率及质量，并为后续的生产打下坚实基础。

2 汽车覆盖件模具工艺前期流程概述

2.1 工艺性分析

工艺性分析是根据用户需求分析产品的工艺方案，包括冲压方向、冲压性、材料要求、精度要求等，主要确定产品的工艺方案。该阶段主要是针对最终产品的工艺方案进行讨论，以确定最终的产品工艺方案，通常在该阶段会由设计工程师和工艺工程师共同完成。首先冲压方向。主要确定冲压方向，包括板料成型面及拉延后产品成形面。对于板料成型面，需要确定拉延筋位置、拉延筋高度等参数，以确定最终产品拉延面形状及尺寸，对于拉延后产品成形面，需要确定后续工序是否需要翻边或拉延，以确定后续工序的冲孔、拉边、翻边等尺寸及位置。其次材料要求。该阶段需要明确产品材料要求及材质特性，包括材料厚度、硬度、强度等特性要求。最后精度要求，该阶段需要明确产品的精度要求，包括尺寸精度、形状精度、表面质量等。该阶段需要完成对冲压方向、拉延筋位置和高度的确定以及拉延后产品成形面形状及尺寸的确定，通过以上工艺性分析过程，确定最终产品工艺方案。

2.2 初步工艺设计

在汽车覆盖件模具初步工艺设计阶段，需要开展的工作主要包括零件工艺性分析、初步工艺设计。汽车覆盖件模具初步工艺设计是一项很重要的工作，其主要目的是在不增加模具复杂度的情况下，保证零件的产品质量及生产效率，其主要工作内容如下：第一步制定冲压工艺方案。根据工艺要求，结合零件结构特点，确定零件的冲压方案，根据确定的冲压工艺方案，结合零件结构特点，制定模具工艺路线，根据冲裁方案，选择冲裁成形刀具、模具材料和设备，确定冲裁成形方法等。第二步制定工序排样和压料面设计方案。根据冲压工艺方案、冲压设备和模具材料等条件，制定工序排样和压料面设计方案。第三步编制排样图和工艺卡。根据工序排样图，编制零件的排样图和工艺卡，确定冲模分块和零件各部分的材料及尺寸等技术条件。第四步绘制模具三维图纸。根据初步工艺设计阶段编制的工序排样图及工艺卡，绘制模具三维图纸。第五步编写工艺卡。根据冲压工艺方案及模具加工技术条件编制工艺卡。第六步提交初步工艺设计阶段所需文件及图纸等相关资料。在该阶段主要是对零件的工艺性进行分析，确定产品的可行性及设计方案是否合理等问题。在完成零件工艺分析后，工艺人员需要对零件的工艺性分析进行评审。工艺评审的主要内容包括是否需要进行翻边、拉深、整形、切边等工序；是否需要增加或减少某些工序，如冲裁后的倒角、拉深筋等；是否需要更改某些工艺参数或改变某些工序，如修边或拉深筋等；是否需要改变零件的外形，如更换侧边加强板等；是否需要改变某些零件的成形方式，如弯曲成形或冲压成形等；是否需要添加或减少某些工艺装备，如压料芯、翻边件等；是否需要更改毛坯材料及热处理工艺等；是否需要更改模具结构设计；是否需要增加零件的尺寸公差，或修改相应的尺寸公差要求。

2.3 模具设计评审

模具设计评审主要包括模具设计结构的合理性，零件与模具装配关系的合理性，以及模具制造工艺性等。模具设计结构的合理性是指模具结构必须能满足工艺要求，满足生产和制造的需要，以达到优质、高效、低耗、低成本的目的。在进行模具结构设计时，应考虑以下问题零件上各加工部位之间的装配关系是否合理；冲压设备和工艺装备是否满足模具设计要求；模具所用材料是否达到使用要求；模具制造材料和工装结构是否满足生产制造的要求；模架和夹具结构是否合理，能满足生产需求。工艺人员在完成零件工艺分析后，对工艺文件进行详细的分析和整理，形成相应的工艺性报告。

2.4 特殊情況

汽车覆盖件模具在设计阶段时，需考虑工艺方案的合理性，否则会造成工艺设计不合理，甚至无法制造，因此在初步工艺设计时要尽可能保证工艺方案的合理性。汽车覆盖件模具在生产过程中需要进行调试，调试是将模具在加工时遇到的各种问题及缺陷进行解决，以便顺利进行下一步的生产。调试过程中还需要对模具的制造精度进行检验，保证产品质量达到设计要求，因此在模具制造过程中需对整个生产过程进行严格控制。

3 汽车覆盖件模具工艺前期流程的优化设计策略

3.1 合理设计冲压方向

冲压方向好坏直接关系到冲压成形效果。冲压方向设计时，要使冲压方向与模具工作状态相吻合，保证冲压件与模具的相对位置关系。首先要保证凸模和凹模的相对位置，通常情况下，对于冲压方向较大的冲压件，应优先设计凸模与凹模之间的相对位置，避免由于两者之间的相对位置不吻合而出现冲压过程中，因零件与模具相对位置不匹配而出现起皱、毛刺等问题。对于冲压方向较小的冲压件，可以设计凸模与凹模之间的相对位置，也可以通过减小凸模刃口、增大凹模刃口面积等方式来提高模具的冲压效果。例如凸模，凸模是冲压过程中将冲孔和拉深所需的部分材料，通过凸模的导向作用，使材料与模具上的凹模或其他部件产生相对运动，以完成冲压动作。凸模是冲孔和拉深成形必不可少的模具结构，在冲孔过程中，凸模直接与工件接触，材料变形时凸模与工件之间会产生摩擦、阻力，从而影响到工件的尺寸精度和表面质量。因此，在设计凸模时要考虑凸模与工件之间的相对位置。对于矩形孔的冲压件来说，其凸模采用四刃圆角锉或六刃圆角锉设计成整体刃口形状。为保证凸模刃口尺寸和精度，凸模刃口为整体倒圆角。冲孔时，如果冲孔方向与冲床行程方向一致，则采用整体式凸模刃口。若冲孔孔向外偏斜或冲床行程方向与冲孔面不垂直时，则采用局部倒圆角。在设计凸模时，应根据冲孔和拉深件的尺寸要求以及零件形状、尺寸精度和表面质量等方面的要求进行综合考虑，其设计应遵循以下原则，如保证工件的位置精度、保证凸模和凹模之间有足够的间隙，防止工件在冲压过程中产生弯曲变形、保证凹模有足够的强度和刚度，防止发生变形、满足冲裁零件时模具结构强度要求。在设计凹模时，应避免由于凸模尺寸过小而使冲裁力过大，使零件发生起皱、划伤等问题，也不应因为凹模刃口太尖而使冲裁力过大，造成工件出现弯曲变形，让加工质量和硬度符合要求，防止产生崩刃、崩角等问题，可以根据零件的要求和材料特性选择。

3.2 建立合理的压料面

在冲压汽车覆盖件模具的过程中，通过合理的压料面能够使坯料成形更加稳定，从而提高产品质量和生产效率。在冲压过程中，压料面的选择和设计十分重要，是决定产品质量和生产效率的关键因素之一。在实际生产中，冲压压力越大，坯料成形就越稳定。在设计汽车覆盖件模具工艺前期流程时，要对压料面进行充分考虑，根据产品质量、生产效率、成本等因素来选择合适的压料面。在设计冲压压力时，要考虑到冲压件形状、坯料尺寸和材料厚度等因素。例如，如果坯料厚度大于1 mm或坯料较小、材料较厚时，可以使用大压力来完成冲压件成型；如果坯料厚度小于1 mm或坯料较厚、材料较薄时，就不能使用大压力进行冲压件成型。如果采用较小的压力进行冲压件成型时，容易出现起皱、破裂等现象。在实际生产过程中，由于不同类型的汽车覆盖件模具其产品质量和生产效率也有所不同。在进行汽车覆盖件模具工艺前期流程设计时，要对零件的形状和尺寸等因素进行充分考虑。在实际生产中，要根据不同类型的汽车覆盖件模具产品的结构特点和要求来进行工艺前期流程设计。如果产品质量较差或生产效率较低时，可以使用小压料面；如果产品质量和生产效率都较好时，可以采用大压料面。

3.3 加强模具前期设计工作

在汽车覆盖件模具工艺前期流程中，需要对具体的工艺进行规划和设计，从而为后续工作的开展奠定基础。在汽车覆盖件模具工艺前期流程中，需要加强模具设计工作，使汽车覆盖件模具与实际生产条件相符合，使汽车覆盖件模具更具有实用性。在进行汽车覆盖件模具设计时，要遵循一定的原则和规范，使汽车覆盖件模具满足相关设计标准和要求，提高汽车覆盖件模具的整体性能，延長其使用寿命。

3.4 做好回弹模拟计算

在实际生产过程中，由于受到多方面因素的影响，会导致汽车覆盖件出现回弹现象，且回弹现象对于汽车覆盖件的影响是非常大的。因此，在实际生产过程中，需要对回弹现象进行模拟计算，并根据实际情况进行合理控制。在实际计算过程中，需要先将板料进行网格划分，然后再利用有限元软件对板料进行模拟计算。通过对回弹模拟计算结果的分析可知，汽车覆盖件模具工艺前期流程中的回弹模拟计算是非常重要的。在实际生产过程中，需要不断地调整工艺前期流程，并在此基础上对相关参数进行合理控制，从而减少或避免汽车覆盖件模具工艺前期流程中的回弹现象。可以利用有限元软件对板料进行模拟计算，保证模拟结果的准确性。因此，在实际生产过程中，需要根据汽车覆盖件模具工艺前期流程的要求，对板料网格划分进行合理选择。在这一过程中，需要根据实际情况选择合理的网格划分方式，从而保证板料网格划分的有效性。在此基础上，需要保证计算结果的可靠性。通过对回弹量与压边力之间关系的分析可知，在汽车覆盖件模具工艺前期流程中，需要根据回弹量与压边力之间的关系进行合理控制。因此，在此基础上，需要根据实际情况对回弹量与压边力之间关系进行合理控制。

3.5 明确网格粗分细化

在对汽车覆盖件模具进行工艺前期流程优化设计时，首先应明确网格粗分细化的目的，并根据相关规定对网格进行相应的细化。在对汽车覆盖件模具进行工艺前期流程优化设计时，必须确保工艺前期流程中的各环节都能够顺利完成，并提升零件表面质量。因此，在明确网格粗分细化的目的后，还需要对相关工艺参数进行详细的设计，例如：拉延筋、凸模和凹模等。通过明确各工艺参数，可为后续工作提供参考依据。例如在对汽车覆盖件模具进行工艺前期流程优化设计时，需要明确拉延筋等参数，并以此为基础制定出合理的工艺参数。例如：拉延筋直径为20 mm、高度为120 mm、厚度为5 mm，并在此基础上确定出拉延筋的高度和直径等。通过明确这些参数，可确保拉延筋等能够顺利安装到相应的模具中。在对汽车覆盖件模具进行工艺前期流程优化设计时，还需对模具进行整体结构的分析和设计。在确定好各个工序间的关系后，再对模具整体结构进行全面的分析和设计。

3.6 合理选择设计软件

目前，我国已经出现了多种覆盖件模具工艺前期流程优化设计软件，但其并不是非常完善，因此在选择设计软件时一定要综合考虑汽车覆盖件模具工艺前期流程优化设计的实际需求，并选择合适的设计软件。例如，在进行汽车覆盖件模具工艺前期流程优化设计时，若需要对汽车覆盖件进行拉伸成形，则可选择 UG软件。因为 UG软件具有较高的数据处理能力，可实现对冲压成形过程中出现的各种问题进行快速有效解决。CAE软件可以有效地将汽车覆盖件模具工艺前期流程中出现的各种问题进行模拟分析，并将分析结果准确地反馈给设计人员，从而实现对设计过程的有效控制。在对汽车覆盖件模具进行工艺前期流程优化设计时，需对各工序间的关系进行全面分析，以确保汽车覆盖件模具能够顺利完成各个工序。通常情况下，应将各工序间的关系确定为以下几点，如确定好冲压件和凹模的位置关系、将各工序间的间隙关系确定为零件侧壁的间隙应保持在0～0.5 mm，凸模与凹模之间的间隙应保持在0～0.2 mm、将冲孔、拉延和弯曲等工序间的关系确定为：冲孔和拉延等工序之间的间隙应保持在0～0.6 mm。

4 结束语

总而言之，汽车覆盖件是汽车生产中不可缺少的一部分。覆盖件产品在整个模具开发流程中占比较大，与其他模具相比，覆盖件模具开发流程相对比较复杂，尤其是前期流程，包括零件工艺性分析、零件初步工艺设计、零件工艺评审等，并列举了汽车覆盖件工艺前期需要开展的工作及对应的工作内容。因此生产人员需要对其进行分析，了解该流程特点，结合实际情况进行优化，提高该流程整体水平，为后续生产奠定基础。

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