汽車沖壓模具設計制造與維修研究

劉智彬　張鑫

摘 要：經濟全球化發(fā)展背景下汽車行業(yè)取得快速發(fā)展，推動我國汽車模具行業(yè)的進步，使其邁入到新的技術臺階中，且逐步與國際接軌，市場競爭也變得愈發(fā)激烈。汽車制造過程中應用沖壓模具具有諸多優(yōu)勢，顯著提高汽車制造生產效率，與其他加工方法相比這一方式顯著優(yōu)于其他加工技術。因此，沖壓模具設計制造技術已成為衡量我國汽車制造水平的關鍵指標和發(fā)展標志。基于此，本文將就汽車沖壓模具設計制造與維修相關問題進行探討。

關鍵詞：汽車沖壓模具 設計制造 維修技術

隨著工業(yè)智能化發(fā)展，汽車制造業(yè)已取得長足進步，深入探討該行業(yè)取得發(fā)展的原因可知主要有兩點，一個是人們對美好生活向往的刺激，另一個是汽車模具沖壓技術的進步[1]。無論從汽車制造還是汽車生產方面分析沖壓模具都具有深遠的現實意義，且其質量對汽車成本和質量起到決定性作用，因此加大研究汽車沖壓模具技術，不僅可以有效控制汽車生產成本，而且還能提高汽車制造質量。在科學技術快速進步與發(fā)展背景下，汽車制造廣泛應用了高科技手段，為發(fā)展汽車沖壓技術奠定基礎，基于這些技術的應用，我國汽車沖壓在設計、制造和設計中必然取得較大的進步。

1 汽車沖壓模具概述

汽車沖壓模具屬于現代汽車工業(yè)中應用極為廣泛且重要性較強的一種加工方式，其具有成本低、效率高、硬度大和強度高等優(yōu)勢，因此將其應用于制造與生產汽車有利于實現機械自動化和批量化生產目標[2]。此外，汽車沖壓模具的生產效率高，是其他鈑金成形方法所不能替代的先進汽車制造技術。在經歷幾十年的模具設計、制造探索，汽車沖壓模具技術發(fā)展重點已經轉變?yōu)檠邪l(fā)覆蓋件模具和多功能精沖模具，將技術研制與信息化和智能化等特點有效聯系在一起。從具體的研制方法可知，必須結合模具數字化制造、計算機處理、模具系統(tǒng)集成化等實現產銷一體的目標。

2 汽車沖壓模具設計制造

2.1 設計制造要求

應用頻率較高是模具的主要特點，通常來說使用次數高達70萬次左右，若模具質量較好則可以高達80萬次，為了提高模具質量，必須提高對模具設計的重視。具體來說就是不單單是要考慮工藝結構問題，還需要對模具機加工、安裝、調試、運輸過程等環(huán)節(jié)進行控制與管理，保證設計出的模具具有較高導向性和結構性。此外，綜合考慮模具安全性是否便于維修的問題，提高設計質量。

2.2 模具材料選擇

在設計沖壓模具前必須全面考慮模具的生產條件、生產數量，其模具材料的強度、硬度等性能可否滿足壽命要求，并在此基礎上選擇適合的模具材料。在確定模具各個部件的材料后需要進行拉伸試驗、硬度測試等檢測，并進行材料成分分析。此外，在模具設計校圖階段，需要對模具材料進行明確，并在預驗收階段進行模具的性能對比。且在驗收階段需要對拉延模等模面要求較高的模具進行表面超聲波探訪，以檢查模具微裂紋，確保模具材質滿足質量要求，所生產零件滿足大批量、高沖次數的生產目標。

2.3 沖裁構件設計

在設計沖裁模具時，除了應用導板導向外還必須利用導柱來保證沖裁凸凹模的間隙均勻，以及沖裁零件的尺寸精度。此外，對于沖裁零件來說，除了保證零件精度外，還需要特別注意沖裁廢料的排出問題，若凹模落料孔壁厚過深易產生廢料堆積現象，若過薄又容易降低零件強度，甚至出現沖孔凹模開裂問題，大大縮短模具使用壽命。因此，在具體的設計與加工過程中必須應用分級沖裁的方式進行，且還要通過固定板進行固定，讓模具沖孔結構變得更為穩(wěn)固[3]。此外，做好模具定位工作，可有效提高沖孔落料工序零件的尺寸精度。

2.4 模具結構設計

設計人員在設計修邊沖孔類模具時除了考慮定位精度、方向之外還要考慮鑲塊結構和排廢料問題。在設計翻邊整形類模具時，需要根據不同的翻邊方向將翻邊模劃分為兩類，即水平和垂直，以便在設計合理的翻邊結構促進其更好地翻轉材料，這在覆蓋件的設計分析上屬于比較重要的一部分內容。此外，為了避免出現制件變形問題，必須在設計時考慮壓制后零件的頂出裝置，以利于翻邊工序后零件的取出[4]。此外，在汽車沖壓模具的設計過程，仿真模擬是常用的前期工藝分析技術，設計人員應在制造前期做好零件的成形性分析，并對成形困難的部位及容易產生潛在質量問題的局部進行型面優(yōu)化或合理設計拉延筋形狀及大小。當仿真模擬過程發(fā)現成形難度較大的問題時，需要提出設計變更或可能的模具設計方案，以支持產品評估。

3 汽車沖壓模具維修技術

3.1 翻邊整形制件變形維修技術

無論展開翻邊還是整形工作都會對壓料力產生一定影響，且制件表面或多或少都會存在變形的問題，直接影響其整體質量。要想解決這一問題，則必須通過加大壓料力的方式調整。應用的彈簧壓料可以是通過加彈簧的方式進行，同樣地，上氣墊壓料同樣可以達到加大氣墊力的目標，因此可以綜合材料應用合適的處理措施，最大程度提高其工作質量。若壓料加大后其仍然存在變形問題，則需要調整模具制造工藝和磨損程度，結合補焊壓料板的方式降低此類問題對質量產生的影響，為后續(xù)開展其他工作提供良好的基礎。

3.2 拉毛維修技術

通常情況下刀口崩刃拉毛問題都是同時出現的，尤其是在成型、拉延環(huán)節(jié)和后續(xù)翻邊環(huán)節(jié)中，其嚴重影響了后續(xù)各項工作的開展。維修技術人員可以根據制件出現拉毛問題的位置找到相對應的模具出現拉毛問題的位置，以此為基礎進行修復。發(fā)揮油石的作用推順模具，統(tǒng)一圓角大小，之后再應用細砂紙拋光等，通過這些措施提高汽車模具和制件的質量[5]。

3.3 刀口崩刃問題維修技術

刀口崩刃是模具生產過程經常出現的生產性問題，對生產效率及零件質量影響極為突出，因此無法忽略其在工作中產生的影響，這就需要工作人員發(fā)現此類問題時及時采取相應的解決措施。結合生產實際，設計修邊模時一旦在廢料排放空間、多塊廢料的排放順序上考慮不足，很容易導致后續(xù)生產過程中出現廢料堆積故障，直接影響后續(xù)的修邊工作。在生產過程一旦出現此類問題，輕則需要停機進行人工清理通道，嚴重的則會導致廢料溢至模面，導致模具壓雙料，甚至模具壓裂現象，不僅影響生產效率和零件質量，而且還可能引發(fā)生產安全事故。所以，在線下模具點檢時發(fā)現刀口崩刃問題，則可以通過打坡口的方式，用材質匹配的焊條進行補焊，及時修復受損刃口，并檢查刃口硬度是否合理，以免脆性過大而經常崩刃。

3.4 修邊和沖孔帶料問題維修技術

結合生產實際分析得知，修邊掛料和沖孔帶料問題很容易受到卸料裝置和模具壓料影響，這是出現修邊以及沖孔帶料等問題的關鍵，非常容易引起制件質量問題[6-7]。為了提高解決這一問題，維修工作人員必須及時發(fā)現存在的問題，結合壓料補焊的方式調整模具，或采取一定的措施對模具刀塊和卸料板進行調整，以提高模具工作質量。

3.5 沖孔廢料堵塞問題維修技術

沖孔廢料堵塞是沖壓生產過程中比較容易出現的一類問題。為解決這一問題，必須對廢料道光滑程度進行檢查，調整廢料排出通道結構及排出方法。這不僅是避免出現沖孔廢料堵塞問題的關鍵，而且還能保證其光滑程度和兩面角度，保證廢料排出通暢。

3.6 毛刺問題維修技術

汽車沖壓模具維修中毛刺問題同樣屬于比較常見的問題。在具體的生產過程中模具刃口間間隙較大，這些間隙的存在并不利于開展毛刺除了工作，這就導致毛刺相對較大。為了達到提高工作質量的目標，生產者應以毛刺大小為基礎開展相關工作。若需要除了的間隙相對較大，則可以發(fā)揮修整凹模的方式做好沖孔和修邊工作，且在落料時應用修整凸模的方式。若間隙較小，則在修編沖孔和落料環(huán)節(jié)中應用與上述間隙很大時相反的措施[8]。為了提高整體工作質量，必須要在間隙小時調整其大小，避免在具除了零件尺寸時存在不必要更換的問題。

4 結束語

結合上述研究可知，汽車制造行業(yè)中汽車沖壓模具制造發(fā)揮不可替代的作用，模具生產和設計時需要高度重視模具的維護和后續(xù)維修工作。近年來我國汽車沖壓模具設計、制造以及維護水平在得到了很大的提升，但仍然存在諸多問題，比如國內模具設計的工藝性具有較高的隨意性，有時過分注重模具布置而導致生產工藝合理性被忽略。此外，我國沖壓模具的標準化程度還有待提高，維修標準作業(yè)規(guī)程也有待完善，而這些問題都是需要我們重點研究的。在本文中，筆者就汽車沖壓模具設計制造和維修等方面的問題進行研究，為相關工作人員開展工作提供借鑒。

參考文獻：

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[8]王平科，王亞萌，王新. 基于汽車沖壓模具設計制造及其維修分析[J]. 內燃機與配件，2017（18）：95-96.