基于汽車沖壓模具設計制造及其維修研究

陳玲 楊福賀 沈陽來金汽車零部件有限公司

基于汽車沖壓模具設計制造及其維修研究

陳玲 楊福賀 沈陽來金汽車零部件有限公司

我國汽車沖壓模具生產、制造和維護已經逐步達到世界領先水平，但是我們同時也存在著一些問題。比如，在工藝性方面，國內的設計隨意性較強，有時因為過于注重模具本身，而忽視了對生產工藝合理性的考慮；同時，我國的沖壓模具生產的標準化程度低，導致在使用過程中經常需要維修，以上這些都是我們需要不斷研究并改進的。

沖壓模具 設計制造 維修

汽車沖壓模具在汽車制造業有著舉足輕重的位置，模具的設計、生產直至最后的維修都是息息相關、不可分割的。雖然我國已經躋身于世界汽車沖壓模具生產、制造的先進行業隊伍中，但是還有著不可輕視的問題，在工藝性方面，國內的設計大多注重模具本身，隨意性較強，對其工藝合理性考慮較少；在人性化方面也有欠缺，標準化程度低，致使維修難度大，影響銷量；除此之外，模具毛坯鑄造和熱處理質量差，影響實際性能。這些就是我們在未來需要繼續努力鉆研的方向。

一、汽車沖壓模具的維修

由于汽車沖壓模具生產過程復雜，對精密度要求高；不僅如此，汽車沖壓模具的生產周期很長，制造成本高，這也使得其成為汽車制造中的關鍵性步驟。在使用和運輸過程中，汽車沖壓模具難免會遭受撞擊或者摩擦等不同力量的沖擊。不僅如此，汽車沖壓模具在經過一段時間的工作后，汽車沖壓模具工作部位和連接處的滑動位置都會發生不同程度的磨損或者損壞，致使模具性能下降。汽車沖壓模具的這一缺點會在工作中影響整車的性能和質量，遇到問題后，一般在施工中會整車停工，重新更換或者維修后再恢復正常運轉；但是，如沒有及時發現檢修，不排除會引發安全事故的可能。因此，如何在使用過程中能夠使汽車沖壓模具正常工作并保持良好的工作性能至關重要。一般說來，首先就是要做好汽車沖壓模具的維護，其中包括定期檢查沖壓模具，如在檢查中發現問題，一定要第一時間進行維修，不論發現大小毛病，都要予以重視、及時維修、不斷維護。

二、汽車沖壓模具的設計與制造

（一）對模具設計要求。一般模具設計使用壽命不低于60萬-80萬次。模具在設計過程中除了要滿足產品零件圖的工藝要求外，還要考慮模具所能適應的生產條件，即采用的設備、操作方式、制件的運輸及流向、工位器具的存放.模具的安裝與吊裝、廢料的排除、動能的供應等因素。對模具本身要求則更高即對鑄造毛坯、模具各主要工作部分的材質及熱處理、模具的導向、模具的結構、斜鍥機構、制件的托起與取出制件的定位等各方面不僅要求精度還要求其安全性、作業性、維修性.工藝性等各方面都要好。

（二）模具結構及主要零件設計。模具采用活動小導柱，起上下模具對模的作用，因為沖筋零件的展開很大，模具在沖床上安裝正確以后，活動小導柱實際上己經起上下模具的導向作用了。在生產過程中，還會經常遇到一次沖孔落料，可能會造成凸凹模孔壁太薄，影響模具壽命。因此將模芯設計成分級進，模芯中用固定板來固定，在通用模架的上模板上，用短定位銷定位，這樣就達到了沖孔、落料復合成一次完成的目的。

（三）模具結構簡化。通常在有限元模擬過程中，首先將沖壓模具三維CAD模型導入有限元前處理軟件，由于模具各部件的局部幾何特征復雜程度不同，可利用六面體網格進行離散，既要有較好的離散網格質量，又要控制離散后網格（節點）的數量。在進行模具結構分析時，一大塊區域中的細小幾何特征對結構整體受力的影響是很小的，例如模具上的測量標尺、平衡塊、加強筋等結構對模具結構剛度沒有多大的貢獻。沖壓模具更是如此，相對于沖壓模具的結構尺寸，模具上的很多幾何特征非常小，對模具結構剛度影響也很小。因此，模具結構在進行分析建模以及體單元離散時，對模具上復雜的細小幾何特征進行合理的簡化是可行、而且是必要的。合理的簡化模具結構，不但能使網格離散的難度降低，離散后網格（節點）的數量減少，而且可以使離散后網格的質量明顯提高。離散網格（節點）數量的減少，合理分配了計算時間；網格質量的提高，有利于模擬精度的提高，這些使得結構分析更加有利。進行模型簡化時，可以考慮以下三條標準：1.模型簡化后要便于對模型結構進行體單元離散，并且離散的體單元要達到企業有限元模擬對單元質量的要求；2.模型簡化后，離散后的體單元數量要在其結構分析有限元軟硬件處理能力內，計算時間在合理承受范圍內；3.在滿足以上兩點的基礎上，盡量減小模具三維CAD模型簡化程度。

（四）整形模具的結構設計。在設計修邊模時，要考慮修邊方向、定位方式、修邊刃口的鑲塊分塊及廢料的分塊與排除等諸多問題。翻邊模是將半成品工件的一部分材料相對另一部分材料進行翻轉的模具，沖壓方向不同，翻邊模可分為垂直翻邊模和水平翻邊模兩大類。翻邊模也是制成合格覆蓋件的必要裝備。制件沿周邊翻邊后，通常都包在凸模上，為不使制件取出后變形，通常沿凸模周邊加頂料裝置，使零件翻邊后沿凸模周邊退出。根據數字化開發流程，零件具體采取的步驟是：1.制作工藝補充面；2.產品可成型性分析；3.從工藝補充面、拉延筋設置、坯料大小、選材等方面優化設計，解決成型分析中的問題；4.仍無法成型，提出設變；5.修改產品，重新制作工藝補充面；6.成型性分析，最終通過。

三、結語

作為現代汽車工業中不可或缺的加工方法，沖壓模具所制出的車身零件具有自重輕、強度高、硬度大和成本低等優點，因此在汽車制造與生產過程可以實現批量化和機械自動化的方式。另外，汽車沖壓模具的生產效率高，是一種其它模具加工方法所不能替代的先進的汽車模具制造技術。經過近幾十年的探索中，汽車沖壓模具的技術發展重點已經逐漸聚焦于覆蓋模具和多功能精沖模具的研發上，并將技術的研制與當今的信息高速化和網絡智能化特點相聯系。在具體研制方法上，需結合計算機處理、模具數字化制造、模具系統集成化等方式，實現產銷一體化。

[1]夏國棟.汽車覆蓋件沖壓模具精細化設計的關鍵技術研究[D].上海交通大學，2015.

[2]張建華.汽車車身沖壓模具設計、制造及采購問題探討[J].汽車工藝與材料，2016.