淺析汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

劉聰

摘 要：最近幾年汽車行業(yè)的快速發(fā)展給我國模具制造行業(yè)帶來來了一定的挑戰(zhàn)以及良好的機(jī)遇，因此一定要加強(qiáng)對汽車覆蓋件模具的研究，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效縮短汽車覆蓋件工藝的周期，進(jìn)而提升汽車生產(chǎn)水平，更好的推動汽車行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車；覆蓋件；沖壓模具；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 汽車覆蓋件沖壓模具特點(diǎn)

1.1設(shè)計(jì)特點(diǎn)

一般的汽車覆蓋件沖壓模具都具備以下幾個特點(diǎn)。第一，針對沖壓模具的尺寸來說，通常其尺寸都會較大。一方面是汽車設(shè)計(jì)和制造的要求，另一方面是在沖壓模具的安裝、運(yùn)輸和裝置等環(huán)節(jié)的需要。第二，汽車覆蓋件沖壓模具的架構(gòu)是基礎(chǔ)部件，為了能夠減少沖壓模具的重量，提高模具的制造水平和質(zhì)量，越來越多的模具生產(chǎn)傾向于將中間設(shè)計(jì)成為一個立筋連接的上下兩層式的結(jié)構(gòu)。第三，從當(dāng)前汽車覆蓋件沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度來看，相關(guān)要求仍然不高。很多沖壓模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度會大于一般的覆蓋件沖壓模具。第四，從汽車覆蓋件沖壓模具所選用的材料來看，沖壓模具所用的原材料的質(zhì)量要求并不是很高，例如凹模所用到的零件，只需要滿足一定強(qiáng)度要求的鑄鐵就行。一般情況下，沖壓模具所用到的工作零部件是工具鋼。

1.2制造特點(diǎn)

一般的汽車覆蓋件沖壓模具都具有以下幾個特點(diǎn)。首先，在汽車覆蓋件沖壓模具的生產(chǎn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)當(dāng)中，最重要的內(nèi)容就是沖壓模具的基礎(chǔ)零部件以及工作零部件的毛坯。通常基礎(chǔ)零部件以及工作零部件的毛坯是單個生產(chǎn)制造。其次，由于一般的汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)尺寸較大，因而需要準(zhǔn)備大型機(jī)械進(jìn)行制造和加工。第三，汽車覆蓋件沖壓模具制造過程中的一個重點(diǎn)就在于工作零部件形狀的制造與加工。由于一般的工作零部件都是三維曲面，因而制造工藝會更加復(fù)雜，對零部件的精確度也沒有更有力的保證。所以，保證整個模具的尺寸精確度的核心就在于整個設(shè)計(jì)與制造的時(shí)間控制以及數(shù)控加工的水平。

2 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1拉延模型面設(shè)計(jì)

通過對汽車覆蓋件的三維模型分析可知，想要對拉延模型面進(jìn)行設(shè)計(jì)就需要完成以下設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，首先，在計(jì)算機(jī)中汽車數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出覆蓋件的3D模型，然后對其零件形狀進(jìn)行檢查。其次，根據(jù)零件實(shí)際情況來對其加工工藝進(jìn)行判斷，進(jìn)而對沖壓方向進(jìn)行判定，并且還要展開翻邊確定相應(yīng)的修邊線。再次，對覆蓋件的拉伸臺階的實(shí)際形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在壓料面形狀確定以后的基礎(chǔ)上，在其上部設(shè)置拉延筋，同時(shí)生成相應(yīng)的凹模圓角，進(jìn)而構(gòu)建出一個完整的拉延模型面。在設(shè)計(jì)完成以后，將其導(dǎo)入到?jīng)_模數(shù)據(jù)中。在拉延模型設(shè)計(jì)完成以后，就需要使用Pro/E這一軟件來對拉延模型的特征參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還需注意的就是拉延模型的幾何模型是由拉延筋、壓料面、工藝延伸以及凹模圓角等功能組別所構(gòu)成的。因此使用特征參數(shù)化方式來對拉延模型面進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效提升其設(shè)計(jì)質(zhì)量和成效，進(jìn)而為模具開發(fā)、制作過程提供基礎(chǔ)參考。

2.2沖壓成形的數(shù)值模擬

因?yàn)槠胀_壓模具實(shí)際體積較大，因此在制作過程中需要由鑄造成形，并且對于形狀也不能有太過復(fù)雜的要求，因此其成形存在一定的困難。在對板料進(jìn)行沖壓成形數(shù)值模擬過程總會涉及到很多問題的分析和計(jì)算，在一定程度上都具有很大的困難。

2.3覆蓋件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1自頂向下設(shè)計(jì)

在以往的模具設(shè)計(jì)過程中，通常使用串行以及自底向上的方式來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。在汽車生產(chǎn)、裝配過程中，會使用到很多模具，其中覆蓋件模具要求精度高，并且形狀也相對復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸也較大，同時(shí)還需要良好的配合性以及協(xié)調(diào)性。而自頂向下設(shè)計(jì)技術(shù)在汽車覆蓋件模具研發(fā)過程中得到了很好的應(yīng)用，首先，該技術(shù)能夠在設(shè)計(jì)期間，對模具整體結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)和分解。其次，能夠在布局階段提升各功能區(qū)域和裝配之間的協(xié)調(diào)和穩(wěn)定，解決模具整體性等問題。最后，還能在設(shè)計(jì)階段對其中所涉及到的零件等進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)出最為合理且試用性較好的模具。覆蓋件模具是相對分離的子部件按照一定的關(guān)系進(jìn)行組合，且具有某種特定功能的機(jī)械部件，其自身功能就是通過裝配體中的各零部件之間相互運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)該種運(yùn)動通過零件間管理量的變化而產(chǎn)生的，因此一定要保證裝配體安裝正確且質(zhì)量良好，并且還要保證零件關(guān)系的正常，才能保證其功能的有效實(shí)現(xiàn)。

2.3.2應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件

為了進(jìn)一步達(dá)到模具設(shè)計(jì)自動化的目的，降低對模具制作人員的要求，就一定要根據(jù)覆蓋件的設(shè)計(jì)情況來研發(fā)職能軟件。現(xiàn)階段最為常用的CBD方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而相對成功的就是CAD。在CAD系統(tǒng)中對汽車覆蓋件模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，要先將數(shù)值模擬合格的覆蓋件型面作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，然后在此基礎(chǔ)上構(gòu)建型面，和模具零件之前的關(guān)系圖，并使用自頂向下的設(shè)計(jì)技術(shù)來構(gòu)建完善的模具模型，之后在對模具整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一旦需要對CAD型面進(jìn)行更換，就一定要使用相應(yīng)的算法，從實(shí)例數(shù)據(jù)庫中找到相應(yīng)的實(shí)例模型，這時(shí)就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員對其進(jìn)行有效的干預(yù)，軟件系統(tǒng)重新生成相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合實(shí)際需求的模具。此外，使用計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有效結(jié)合的方式來對覆蓋件模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅有效提升了模具自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，還提高了模具整體的質(zhì)量，并在一定程度上延長了模具使用的時(shí)間，因此現(xiàn)階段對覆蓋件模具進(jìn)行設(shè)計(jì)已經(jīng)是相關(guān)學(xué)術(shù)界重點(diǎn)的關(guān)注。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展以及市場需求的日益增多，我國的汽車制造業(yè)和模具制造業(yè)都在不斷地發(fā)展和進(jìn)步，這就對模具的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)提出了更高的要求。在汽車模具當(dāng)中，沖壓模具是不可或缺的部分。一個車型的模具所占的成本高達(dá)億元。在能源資源和鋼鐵的價(jià)格進(jìn)一步上漲之后，模具的成本將會進(jìn)一步提高。此時(shí)，采取怎樣的措施來控制模具的制造成本，就成為了一個亟待解決的問題。本文針對沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)行了相關(guān)探討，希望可以為我國的模具制造業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔運(yùn)息，盧映秋，馬杰.基于CAE技術(shù)驅(qū)動的汽車前門外板覆蓋件拉延模設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2017（2）：150-1544