浅谈汽车覆盖件冲压成形模具中锻造技术和铸造技术

刘毅

（辽宁省机电工程学校,辽宁 辽阳 111004）

汽车覆盖件冲压理论和技术的发展将带来汽车工业的发展和相关领域的发展。

1 汽车锻造模具技术

1.1 概述

锻造模具的主要技术发展方向是提高模具设计水平，采用新型模具材料，使用高效高精度加工手段，以期在模具高寿命的状态下实现锻件高精度。

1.2 未来市场需求及产品

锻造技术在汽车工业中应用最为广泛，在铁路、航空、航天、船舶等工业领域的应用也在逐渐增加。预计未来国内汽车工业和其他行业仍将保持持续快速发展的态势，锻造工业也将随之持续发展，与此相伴，锻造模具的需求将会逐渐增加。

1.3 关键技术

1.3.1 锻造模具CAD/CAM/CAE一体化技术及信息化技术

（1）现状。CAD/CAM技术已广泛应用，CAD/CAM/CAE一体化技术应用还较少，锻造模具信息化技术鲜有使用。（2）挑战。CAD/CAM/CAE软件大部分来自国外，价格昂贵，使用不便。成形过程数值模拟技术尚需突破。（3）目标。普遍采用CAD/CAM/CAE一体化技术，精确化数值模拟替代传统工艺调试，开发出具有自主知识产权的锻造模具CAD/CAM/CAE软件，促进集成PDM、ERP、MIS系统与Internet平台的锻造模具信息化网络技术广泛使用。

1.3.2 锻造模具延寿、快修及再制造技术

（1）现状。模具寿命较低，平均寿命热锻模6000件，温锻模4000件，冷锻模10000件，锻造模具快速修复及再制造技术刚刚起步。（2）挑战。国内模具材料技术水平还不高，热处理和表面处理技术重视程度不够，缺乏针对不同工艺条件下的模具润滑技术细致研究。（3）目标。锻造模具普遍采用真空热处理技术，按需要采用氮化、CVC、PVC等表面处理技术。热锻模采用高强高韧性耐热合金，依据变形材料、工艺、变形条件不同使用专门润滑剂，模具寿命2万件；温锻模使用专用温锻模具材料，专用温锻润滑剂，寿命1万件。冷锻模采用硬质合金甚至高韧性工业陶瓷制造，使用无公害绿色润滑剂，寿命10万件。推广锻模快修及再制造技术，使模具材料消耗大幅度减少。

1.3.3 高速、高效、高精度锻模加工技术

（1）现状。数控电火花加工和少量转速在12000r/min以上的高速加工中心。（2）挑战。锻件精度的提高要求锻造模具尺寸精度高，表面质量好，硬度高。（3）目标。开发出主轴转速100000r/min专用模具高速加工中心，锻模工作部分尺寸精度 IT4级，表面粗糙度Ra0.1，可加工硬度60HRC以上。

1.3.4 精密多功能数控有动力锻造模架技术

（1）现状。导柱导套式模架为主，导锁式模架开始使用，没有采用自动卡紧装置。（2）挑战。传统模架功能单一，导向精度差，模架无动力，无液压系统，无控制系统。（3）目标。带自动润滑的导轨式模架，导向精确。普遍采用液压自动夹紧装置，自带伺服电机驱动系统，有独立控制系统，可以实现按时序顶料、飞边托举等功能。

1.3.5 精密化与复合化的辅助工序锻造模具技术

（1）现状。辊锻模、楔横轧模使用不多，辊锻工艺多为制坯辊锻，辊锻模寿命2万件左右。冲孔、切边模和热校正模分工序、分设备进行，工件经历变形——校正过程。冷精压模主要为平面精压，以矫正工件变形为主。（2）挑战。传统自由锻制坯形式效率低，能耗大，制坯精度低。冲孔、切边模热校正模分工序分设备进行使生产流程长，操作人员多，锻件质量低。平面冷精压不能提高锻件精度。（3）目标。辊锻模、楔横轧模在轴类件制坯工序中广泛使用，辊锻工艺向预成形辊锻发展，辊锻模寿命10万件。冲孔、切边、热校正等工序在一台设备上以复合模的方式完成，工件无变形。冷精压模采用体积精压，提高锻件精度1-2级。

2 汽车铸造模具技术

2.1 概述

铸造模具技术的提高，将对提高铸件质量，发展新型铸件，提高近净加工水平有重要意义。铸造模具技术的进步，将为汽车、电力、船舶、轨道交通、航空航天等国家支柱性产业提供更多精密、复杂、高质量的铸件，促进我国制造业整体水平的提升。

2.2 未来市场需求及产品

随着汽车、摩托车、航空航天等工业的高速发展，铸造模具每年以超过25%以上的速度快速增长，铸造模具技术有了很大的进步，但是以轿车铝合金发动机缸体为代表的大型、复杂压铸模具主要依靠进口。当前，正值我国汽车、摩托车工业进入高速增长期，产量连续多年大幅度增长，可以预测未来10-20年，我国铸造模具的生产仍将获得主要来自汽车工业的强劲推力而高速增长。在节能减排的背景下，黑色金属重力铸造模具增量将放缓，而铝镁合金压铸模具、低压铸造模具和挤压铸造模具将大幅度增长。

2.3 关键技术

在未来10-20年时间内，铸造模具技术发展需要解决关键技术主要有：

2.3.1 CAD/CAM/CAE/CAPP一体化技术

（1）现状。计算机辅助设计（CAD）和辅助制造(CAM)已经开始普遍应用于铸造模具行业，但是铸造过程的辅助分析(CAE）和辅助工艺过程设计（CAPP）才刚刚起步。（2）挑战。建立合理有效的铸造过程分析模型、边界条件及参数，是铸造模具热平衡、铸造过程充型和凝固模拟技术的关键；同时，把铸造模具从订单开始，有效地通过网络化来组织生产和销售，是模具企业信息化面临的一个挑战。（3）目标。通过CAD/CAM/CAE/CAPP一体化技术在铸造模具中的应用，大大提高铸造模具的质量、缩短制造周期。

2.3.2 高速精密数值化加工和检测技术

（1）现状。数控铣和三坐标检测技术已经广泛应用于模具加工，但高速加工刚刚起步。（2）挑战。亟须解决高速加工设备的成本、稳定性问题以及与之配套的编程和刀具问题。（3）目标。铸造模具加工精度和光洁度大大提高，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术

（1）现状。快速制模、快速成形以及逆向工程技术还未在铸造模具行业广泛应用。（2）挑战。开发出低成本、高效、稳定的快速成型设备及其成型工艺是其推广关键。（3）目标。大大提高铸件和铸造模具的开发速度和开发质量。

2.3.4 高寿命模具技术

（1）现状。与国外模具相比，国产铸造模具寿命普遍较低。（2）挑战。开发出高性能的模具新材料和有效的模具热处理、模具表面处理技术，是提高模具寿命的关键；同时，在模具制造和使用过程中考虑到铸造模具的热平衡，也有利于提高铸造模具寿命。（3）目标。使我国铸造模具的寿命与发达国家相当。

[1]胡平.汽车覆盖件模具设计基础[M].北京:机械工业出版社.2012.

[2]《现代模具技术》编委会.汽车覆盖件模具设计与制造[M].北京:国防工业出版社.1998.

[3]李用哲.汽车覆盖件模具设计与制造全过程检验图解[M].北京：机械工业出版社.2010.