车体冲压模具设计制造

车体冲压模具设计制造

冯国正

关键词：冲压模具设计；维修

引言：汽车制造行业如今已是我国的重工业经济支柱之一，本世纪更是发展迅猛，尤其是汽车模具冲压的技术水平不断进步，对汽车制造质量及成本起到了直接且重要的影响。特种冲压成型、新模具材料、模块化冲压技术尤其是计算机技术辅助更大程度上的促进了冲压模具技术的发展。首先，要了解什么是汽车冲压模具技术？汽车冲压模具技术是现代汽车工业中十分重要的加工方法，用来生产汽车车身零件的技术，冲压模具所制出的车身零件自重轻、强度高、硬度大、成本低，并且生产过程便于实现批量化和机械自动化。它生产效率高，是一种其它模具加工方法所不能替代的先进的汽车模具制造技术。

一、汽车冲压模具的设计与制造

汽车是人们出行的重要交通工具之一，汽车的质量自然是保证人们出行安全的重要因素之一。一般的汽车冲压模具使用的寿命不少于60万到80万次。汽车冲压模具在其生产、设计过程中既要满足汽车车身的零件的工艺要求，还要满足冲压模具所能适应的生产条件和制造技术，就是说制造时采用的设备、人员的操作方式、制造后的运输及销售、模具的安装、废料的处理等等都应当在设计和制造汽车冲压模具时的考虑之中。汽车冲压模具的设计和制造要考虑的基本因素有以下几种：

1、价格

设计和制造汽车冲压模具首先要考虑的就是价格。价格的高低很大程度的影响着产品的销量。以某汽车厂的覆盖件冲压的模具生产为例，同样一套A级模具，日本价格约为15万USD，台湾地区次之约10万USD，内地生产价格最低仅为7万USD左右。

2、质量

同样的，影响销量的还有汽车冲压模具的质量，更重要的是，汽车的安全则大部分是由汽车冲压模具所决定。以上述汽车厂为例，质量与价格成正比，日本的汽车冲压模具质量普遍要好于台湾地区和中国内地，因此，大部分国家的汽车厂都比较喜欢使用日本生产的模具，或者采购时以日本生产模具的参数来作为选择依据。

3、工艺性

工艺性虽然不是设计和制造汽车冲压模具的最重要的因素，但是也是不可忽略的。相比较而言，日本制造较台湾、欧美、中国大陆等地区在设计模具时更多的考虑了其工艺的合理性。

4、材料

近些年，我国在材料选择方面已经明显优于国外，多是选用合金钢或者合金铸铁等，局部用材选用Cr12Mov、9CrSi等材料。而在2002年中国加入世贸组织后，又从其他发达国家引进了更多的优质模具钢材。

5、精度

模具生产的重要参数之一就是精度，这关系到转配完毕后整车零部件之间的契合度的高低，间隙一致性的好坏。

二、合理选择模具材料

根据模具的工作条件、生产批量以及材料本身的强韧性能来选择模具用材，应尽可能选用品质好的钢材。据有关资料介绍，模具的制造费较高，而材料费用一般仅是模具价格的6%～20%。对模具材料要进行质量检测，模块要符合供货协议要求，模块的化学成份要符合国际上的有关规定。只有在确信模块合格的情况下，才能锻造。大型模块（100kg以上）采用电渣重熔钢H13时要确保内部质量，避免可能出现的成份偏析、杂质超标等内部缺陷。要采用超声波探伤等无损检测技术检查，确保每件锻件内部质量良好，避免可能出现的冶金缺陷，将废品及早剔除。

三、车体冲压模具设计制造中的新技术

3.1CAE冲压仿真分析技术在车体冲压模具的工艺设计中，现已广泛开始引入CAE冲压仿真分析技术，主要软件有DYNAForm、AutoForm、PAM―STAMP等。车体模具设计制造的核心技术是冲压工艺技术。冲压工艺技术包括工序设计、成形型面设计、修冲刃口设计等等所有涉及产品成形部分的技术。因此，冲压技术水平决定了模具的设计制造水平，目前国内模具制造水平同国际先进水平的最大差距就体现在冲压工艺水平的差距上。以往我们的冲压工艺技术主要靠人的经验，由于传统的设计方式不能完全解决模具调试中的拉延开裂、起皱、变薄、回弹等技术难题，CAE技术因此成为国外大型车体和模具企业必不可少的工具，通过CAE冲压仿真分析可以在冲压工艺设计阶段对所完成的模具设计进行成形分析，通过分析能有效地发现成形中会出现的问题，对出现的问题进行工艺补正，来解决问题，再反复进行分析和补正，直到对分析中出现的问题得到有效解决，这种数字化技术的设计方法在先进的模具制造厂商中已被广泛运用，在国内的冲压模具制造企业中也开始大量采用，但由于分析经验较少，还不能完全解决模具调试中可能出现的所有问题，通过分析技术的运用，在积累了一定经验后，加上对传统经验的总结并与CAE技术相结合，CAE技术就完全能指导模具设计与制造，能明显地缩短了模具调试周期，提高模具质量。

3.2车身覆盖件的SE分析及工装同步开发由于车体新车型的开发周期越来越短，对模具工装的要求也是时间紧张，为了节约开发时间和开发中零件的工艺性问题，现在大部分主车厂在进行新品开发时都会提出对新车型进行车身覆盖件的SE工艺分析，在进行零件工艺性分析的同时也就可以进行模具的工艺设计与成形分析，同时也可以对零件工艺性提出很好的改进意见，为车身工程化设计提供支持的同时，也节约了车身冲压件模具的设计时间。同样还会减少因分析结果不好造成工艺性差，在后期增加大量的设计变更，增加制造中的设计变更难度。能在先期对零件做好较为充分的分析，不仅能有效减少零件的后期设计变更量，提高零件的工艺性，还能降低因大量设计变更所产生的设计变更费用成本，缩短模具调试及变更时间，也能有效地提高模具质量。

3.3PLM产品周期管理技术

（1）模具设计的全三维化，先期的CAD技术运用主要是用CAM技术为NC数控加工做准备，现在也能为CAE分析提供数据。现在在国外的模具制造企业中，对模具结构设计进行全三维化设计也是十分普遍的技术了，在国内较大的模具企业也开始实践和运用，从而取代二维的工程图样的设计方式。三维化的实体模具结构设计非常直观，能对结构进行详细真实的描述，确保设计的合理性，在模具静态和动态干涉检查、模具强度分析等方面具有明显的优势。

（2）模具生产制造过程也是复杂的，有了全三维化的设计也就为无图化生产做好了准备，由于模具制造中的零件数量繁多，项目管理也就要做到认真仔细了，对于标准件的采购及坯料的投料时间控制，对于数控加工、装配、合模调试的安排，要形成节奏化的生产，才能提高生产效率，并缩短整个制造周期，在后期的设计变更整改，备件库的准备，交用户后的维修保养等过程，就需要产品生命周期管理技术来进行有效地支撑，为项目管理有条不紊地进行提供信息化准备和数据交流。

四、车体冲压模具的维修

车体冲压模具是比较复杂又比较精密的生产工艺设备，它的生产周期长，制造成本高，并且工作环境恶劣。在使用中，车体冲压模具经常会遭受突然的撞击或者摩擦、热变等较多的不同力量的冲击。因此在经过一段时间的使用或者工作后，车体冲压模具工作部位，契合部位或者滑动位置都会发生不同程度的磨损或者损坏，致使模具性能下降，影响整车的性能和质量，轻则整车停工，重则还会引发安全事故。为了能在使用过程中正常工作，保持良好的工作性能，首先要做好车体冲压模具的维护，定期的对模具进行检查，发现问题第一时间维修，不要小毛病不重视，大毛病才维护，要重视维护、维修，严防“以小积大”。这样不仅能提高其使用精度，延长使用时间，并且能够保证产品质量、降低维修成本，确保安全。

五、车体冲压模具在我国市场的发展前景

根据市场需求和发展，车体冲压模具日后的产品发展重点落于覆盖模具中，高强度板和不等厚板的冲压模具，以及多功能精冲模具成为发展的重点，而根据未来信息化、高速化、精度化的生产发展，其技术将跟随集成化和智能化、网络化的趋势应用具有专用化程度的，CAD、CAM、CAE、真空处理技术、激光热处理和焊接技术等来建立完整的模具资料和系统。同时，为了能够使冲压模具的使用寿命得到延长，模具表面将采用各种强化超硬技术作为日后发展前提，从计算机辅助、模具数字化制造、模具制造和系统集成等方面，在降低生产成本和缩短制造周期的同时，使模具制造水平和质量获得提高。由于我国车体市场与车体企业之间在技术上存在差距，因此，模具生产发展必须走信息化道路，重点实现计算机技术、消灭钳工、一体化加工、缩小差距，提高我国车体冲压模具行业在市场中的竞争力。

结束语

综上所述，就关于车体冲压模具设计制造与维修这方面而言，模具的出现为车体行业的发展提供了基础，也为车体行业未来的壮大更上一层，所以，模具设计方面有很多方法，但是在维修方面的还是存在一定的问题，相信工程师在模具维修这方面还是会有更好的突破的。

参考文献

[1]徐政坤冲压模具设计与制造2014.3

[2]张建华车体车身冲压模具设计、制造与采购问题探讨2015.9