淺談汽車覆蓋件沖壓成形模具中鍛造技術(shù)和鑄造技術(shù)

劉毅

（遼寧省機(jī)電工程學(xué)校,遼寧 遼陽(yáng) 111004）

汽車覆蓋件沖壓理論和技術(shù)的發(fā)展將帶來(lái)汽車工業(yè)的發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

1 汽車鍛造模具技術(shù)

1.1 概述

鍛造模具的主要技術(shù)發(fā)展方向是提高模具設(shè)計(jì)水平，采用新型模具材料，使用高效高精度加工手段，以期在模具高壽命的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)鍛件高精度。

1.2 未來(lái)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品

鍛造技術(shù)在汽車工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，在鐵路、航空、航天、船舶等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在逐漸增加。預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)和其他行業(yè)仍將保持持續(xù)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，鍛造工業(yè)也將隨之持續(xù)發(fā)展，與此相伴，鍛造模具的需求將會(huì)逐漸增加。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 鍛造模具CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)及信息化技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用，CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)應(yīng)用還較少，鍛造模具信息化技術(shù)鮮有使用。（2）挑戰(zhàn)。CAD/CAM/CAE軟件大部分來(lái)自國(guó)外，價(jià)格昂貴，使用不便。成形過程數(shù)值模擬技術(shù)尚需突破。（3）目標(biāo)。普遍采用CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，精確化數(shù)值模擬替代傳統(tǒng)工藝調(diào)試，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鍛造模具CAD/CAM/CAE軟件，促進(jìn)集成PDM、ERP、MIS系統(tǒng)與Internet平臺(tái)的鍛造模具信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛使用。

1.3.2 鍛造模具延壽、快修及再制造技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。模具壽命較低，平均壽命熱鍛模6000件，溫鍛模4000件，冷鍛模10000件，鍛造模具快速修復(fù)及再制造技術(shù)剛剛起步。（2）挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)模具材料技術(shù)水平還不高，熱處理和表面處理技術(shù)重視程度不夠，缺乏針對(duì)不同工藝條件下的模具潤(rùn)滑技術(shù)細(xì)致研究。（3）目標(biāo)。鍛造模具普遍采用真空熱處理技術(shù)，按需要采用氮化、CVC、PVC等表面處理技術(shù)。熱鍛模采用高強(qiáng)高韌性耐熱合金，依據(jù)變形材料、工藝、變形條件不同使用專門潤(rùn)滑劑，模具壽命2萬(wàn)件；溫鍛模使用專用溫鍛模具材料，專用溫鍛潤(rùn)滑劑，壽命1萬(wàn)件。冷鍛模采用硬質(zhì)合金甚至高韌性工業(yè)陶瓷制造，使用無(wú)公害綠色潤(rùn)滑劑，壽命10萬(wàn)件。推廣鍛模快修及再制造技術(shù)，使模具材料消耗大幅度減少。

1.3.3 高速、高效、高精度鍛模加工技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。數(shù)控電火花加工和少量轉(zhuǎn)速在12000r/min以上的高速加工中心。（2）挑戰(zhàn)。鍛件精度的提高要求鍛造模具尺寸精度高，表面質(zhì)量好，硬度高。（3）目標(biāo)。開發(fā)出主軸轉(zhuǎn)速100000r/min專用模具高速加工中心，鍛模工作部分尺寸精度 IT4級(jí)，表面粗糙度Ra0.1，可加工硬度60HRC以上。

1.3.4 精密多功能數(shù)控有動(dòng)力鍛造模架技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架為主，導(dǎo)鎖式模架開始使用，沒有采用自動(dòng)卡緊裝置。（2）挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)模架功能單一，導(dǎo)向精度差，模架無(wú)動(dòng)力，無(wú)液壓系統(tǒng)，無(wú)控制系統(tǒng)。（3）目標(biāo)。帶自動(dòng)潤(rùn)滑的導(dǎo)軌式模架，導(dǎo)向精確。普遍采用液壓自動(dòng)夾緊裝置，自帶伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有獨(dú)立控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)按時(shí)序頂料、飛邊托舉等功能。

1.3.5 精密化與復(fù)合化的輔助工序鍛造模具技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。輥鍛模、楔橫軋模使用不多，輥鍛工藝多為制坯輥鍛，輥鍛模壽命2萬(wàn)件左右。沖孔、切邊模和熱校正模分工序、分設(shè)備進(jìn)行，工件經(jīng)歷變形——校正過程。冷精壓模主要為平面精壓，以矯正工件變形為主。（2）挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)自由鍛制坯形式效率低，能耗大，制坯精度低。沖孔、切邊模熱校正模分工序分設(shè)備進(jìn)行使生產(chǎn)流程長(zhǎng)，操作人員多，鍛件質(zhì)量低。平面冷精壓不能提高鍛件精度。（3）目標(biāo)。輥鍛模、楔橫軋模在軸類件制坯工序中廣泛使用，輥鍛工藝向預(yù)成形輥鍛發(fā)展，輥鍛模壽命10萬(wàn)件。沖孔、切邊、熱校正等工序在一臺(tái)設(shè)備上以復(fù)合模的方式完成，工件無(wú)變形。冷精壓模采用體積精壓，提高鍛件精度1-2級(jí)。

2 汽車鑄造模具技術(shù)

2.1 概述

鑄造模具技術(shù)的提高，將對(duì)提高鑄件質(zhì)量，發(fā)展新型鑄件，提高近凈加工水平有重要意義。鑄造模具技術(shù)的進(jìn)步，將為汽車、電力、船舶、軌道交通、航空航天等國(guó)家支柱性產(chǎn)業(yè)提供更多精密、復(fù)雜、高質(zhì)量的鑄件，促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)整體水平的提升。

2.2 未來(lái)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品

隨著汽車、摩托車、航空航天等工業(yè)的高速發(fā)展，鑄造模具每年以超過25%以上的速度快速增長(zhǎng)，鑄造模具技術(shù)有了很大的進(jìn)步，但是以轎車鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體為代表的大型、復(fù)雜壓鑄模具主要依靠進(jìn)口。當(dāng)前，正值我國(guó)汽車、摩托車工業(yè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，產(chǎn)量連續(xù)多年大幅度增長(zhǎng)，可以預(yù)測(cè)未來(lái)10-20年，我國(guó)鑄造模具的生產(chǎn)仍將獲得主要來(lái)自汽車工業(yè)的強(qiáng)勁推力而高速增長(zhǎng)。在節(jié)能減排的背景下，黑色金屬重力鑄造模具增量將放緩，而鋁鎂合金壓鑄模具、低壓鑄造模具和擠壓鑄造模具將大幅度增長(zhǎng)。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

在未來(lái)10-20年時(shí)間內(nèi)，鑄造模具技術(shù)發(fā)展需要解決關(guān)鍵技術(shù)主要有：

2.3.1 CAD/CAM/CAE/CAPP一體化技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和輔助制造(CAM)已經(jīng)開始普遍應(yīng)用于鑄造模具行業(yè)，但是鑄造過程的輔助分析(CAE）和輔助工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP）才剛剛起步。（2）挑戰(zhàn)。建立合理有效的鑄造過程分析模型、邊界條件及參數(shù)，是鑄造模具熱平衡、鑄造過程充型和凝固模擬技術(shù)的關(guān)鍵；同時(shí)，把鑄造模具從訂單開始，有效地通過網(wǎng)絡(luò)化來(lái)組織生產(chǎn)和銷售，是模具企業(yè)信息化面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。（3）目標(biāo)。通過CAD/CAM/CAE/CAPP一體化技術(shù)在鑄造模具中的應(yīng)用，大大提高鑄造模具的質(zhì)量、縮短制造周期。

2.3.2 高速精密數(shù)值化加工和檢測(cè)技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。數(shù)控銑和三坐標(biāo)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模具加工，但高速加工剛剛起步。（2）挑戰(zhàn)。亟須解決高速加工設(shè)備的成本、穩(wěn)定性問題以及與之配套的編程和刀具問題。（3）目標(biāo)。鑄造模具加工精度和光潔度大大提高，加工效率提高3倍以上。

2.3.3 快速制模、快速成形以及逆向工程技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。快速制模、快速成形以及逆向工程技術(shù)還未在鑄造模具行業(yè)廣泛應(yīng)用。（2）挑戰(zhàn)。開發(fā)出低成本、高效、穩(wěn)定的快速成型設(shè)備及其成型工藝是其推廣關(guān)鍵。（3）目標(biāo)。大大提高鑄件和鑄造模具的開發(fā)速度和開發(fā)質(zhì)量。

2.3.4 高壽命模具技術(shù)

（1）現(xiàn)狀。與國(guó)外模具相比，國(guó)產(chǎn)鑄造模具壽命普遍較低。（2）挑戰(zhàn)。開發(fā)出高性能的模具新材料和有效的模具熱處理、模具表面處理技術(shù)，是提高模具壽命的關(guān)鍵；同時(shí)，在模具制造和使用過程中考慮到鑄造模具的熱平衡，也有利于提高鑄造模具壽命。（3）目標(biāo)。使我國(guó)鑄造模具的壽命與發(fā)達(dá)國(guó)家相當(dāng)。

[1]胡平.汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2012.

[2]《現(xiàn)代模具技術(shù)》編委會(huì).汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社.1998.

[3]李用哲.汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造全過程檢驗(yàn)圖解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.