汽车车身冲压工艺与模具要点技术分析

覃丕坚

（柳州凌云汽车零部件有限公司 广西柳州 545006）

汽车车身冲压工艺与模具要点技术分析

覃丕坚

（柳州凌云汽车零部件有限公司 广西柳州 545006）

随着社会的不断发展，汽车已经成为了我们生活中不可或缺的主要交通工具，汽车产业也成为许多国家的支柱产业。汽车车身冲压工艺与模具技术成为了制约汽车新产品制造的瓶颈，传统的工艺与模具设计已经不能很好的满足汽车市场的需求。本文将对汽车车身冲压工艺与模具设计要点技术进行分析，以期改进汽车车身冲压工艺与模具设计，提高汽车产业的制造效率和质量。

汽车车身；冲压工艺；模具要点技术

1 引言

汽车制造技术中的一个重要组成部分就是汽车车身的冲压成型技术。有些国际汽车产业的同行甚至认为汽车制造技术中冲压成型技术和相应的焊接技术的竞争就是汽车技术竞争的实质。虽然这样的观点没有被完全认同，但这从另一个侧面也说明了冲压成型技术对于汽车制造的重要性。汽车车身的金属件绝大部分都是冲压件，而且相对于底盘和发动机的更新换代，汽车车身的更新换代更为迅速。因此，在汽车产品的开发制造过程中，冲压成型技术不仅会影响到汽车的制造周期，也会对汽车成品的品质产生影响，从而对汽车的综合竞争力产生很大的影响。

2 汽车车身冲压工艺

汽车冲压模具技术的核心就是汽车车身冲压工艺，汽车冲压工艺的好与坏将会直接的影响到汽车产品的质量和周期。很长一段时间以来，汽车的冲压工艺都是经验总结来的，这也就出现了对于同一个汽车零件不同的人会有不同的工艺方案的情况，并且在设计阶段，往往无法评价每个方案的好与坏，而到了调试阶段又已经无法进行比较。这种情况一方面说明了汽车工艺方案没有惟一性；同时，也从另一方面说明了汽车工艺方案缺乏可控的标准，汽车产品的质量没有保障。因此，在汽车的冲压模具技术中如何实现冲压工艺的控制和规范已经成为了最为重要的一个问题，汽车产业要实现规模化生产就必须要解决这个难题。汽车覆盖件的冲压模具有许多类型，一个车型就有300～400个左右的冲压件，这些冲压件按制件的特征大概可以分为几十种类型。一般每个制件影响冲压工艺的难点只有几处，所以可以根据这样的难点特征进行分类并建立知识库，再通过应用KBE技术和人工交互技术，开发智能的汽车冲压工艺分析系统，借助软件技术实现标准优化的工艺结果。汽车车身冲压工艺技术的应用可以打破汽车制造中的经验障碍，让那些稍微接触冲压技的人也可以完成这些工作。

2.1 车身零件设计工艺

在汽车制造过程中，除了车身冲压工艺的经验之外，车身零件自身设计的问题也对冲压工艺产生的影响。汽车产品的设计不仅要满足功能、美观等要求，还要满足汽车产品的制造工艺性与制造成本。国外大多数实力强劲的汽车公司都会有自己的车身冲压工艺部门，在车身设计阶段对于汽车产品进行制造工艺分析并提供改进的建议。如果是需要进行车型的变型设计，还会把以前存在的问题反馈到这一次更改中，这样可以大大降低汽车车身模具的开发难度。相比于国外的大型汽车企业，国内的一些汽车制造公司在汽车车身设计中会有较多的冲压工艺问题遗留，等到数模封版的时候，存在许多复杂的更改流程，更改难度很大，这样不仅会影响汽车的开发周期，还可能会留下质量安全隐患。因此，在如今的汽车车身模具开发中，车身设计阶段的冲压工艺性分析已经变得越来越重要。作为模具开发的前端技术，汽车车身冲压工艺要不断的融入车身设计过程，实现模具企业，汽车公司与设计公司的互利共赢。

2.2 冲压CAE辅助工艺

CAE技术应用于汽车冲压模具领域是模具行业技术的一个重要的里程碑。现在大部分的冲压CAE软件一般都是根据有限元理论开发出来的，AUTOFORM、DYNAFORM和PAMSTAMP等都是目前比较流行的软件。随着CAE软件在模具行业的不断推广应用，其功能得到不断的完善加强，目前大多数的软件都可以完成修边，翻边，拉伸，整型以及回弹等过程的仿真计算分析。汽车车身冲压CAE辅助工艺的应用主发挥以下四点功能：①可以建立基于CAE分析结果的冲压工艺标准评判体系，是控制冲压工艺的重要依据；②能够结合冲压工艺经验，将CAE的分析结果与知识工程相结合，可以优化冲压工艺；③与冲压调试的实际测量相结合，作为辅助调试的参考依据；④CAE分析工艺控制有足够的裕度，可以提高实际冲压条件的适用能力。

3 模块化模具设计技术

虽然汽车车身零件各式各样，但同一类型的零件如汽车车门等在大小尺寸以及结构特征上一般都很接近。可以对如拉延模等模具的结构特征进行分析，将模具划分为成型工作部件，模具模架和基础件等几个模块，然后根据复杂程度的不同采用不同的制造方法，并行制造汽车零件，这样可以很大程度上加快汽车的设计制造速度。对汽车车身零件根据不同特点进行分类，建立常用的汽车车身件模具模架库，不但使得汽车设计制造的工作量大大减少，还可以降低汽车的设计制造成本。

3.1 模具结构设计

CAD软件技术的不断发展，极大的推动了参数化三维设计在模具领域的广泛应用。冲压模具领域目前常用的三维CAD软件有CATIA、UG等，都具有很强的参数化功能，可以很好的满足汽车行业规模化模具生产的要求，对提高模具结构的设计速度以及缩短设计周期也发挥了很大的作用。可以通过CAD软件，对各种类型的冲压模具结构的特征进行分析，开发模板化设计系统，减少重复的结构设计，这样可以显著的提高设计速度。由于模具结构设计具有单一性，我们不可能开发出一个万能的模板化系统，因此，我们要通过采用关联的参数化局部结构，把模具的设计过程变成局部的参数化结构的累积过程，以软件布尔的运算形式实现模具的设计。

3.2 模具质量控制

汽车车身模具设计中的还有一个难题就是模具的质量控制。模具的设计过程包括四个部分，即模具设计，实物验证，修改设计，正式制造。但是，在实际的制造过程中，由于制造周期和制造成本的问题，往往会把实物验证与正式制造合为一个环节，这也就会造成了实际生产中出现各种各样的问题，严重影响了汽车制造周期，打乱整个汽车生产计划。可以通过运用先进的数字化手段把“实物验证”变成“数字验证”。方法如下：①设计方法规范化，规范个人的设计习惯，避免由于设计方法的不规范带来异常问题；②严格控制质量，严格校审；③应用先进的数字化软件技术，有针对的校核。如研发CAD软件功能模块，自动进行干涉检查；应用有限元软件以进行结构强度分析；借助机构运动仿真软件对模具和冲压线的动态运动进行分析；借助刀具运动仿真软件对加工性进行分析等。

4 汽车车身冲压工艺与模具关键技术研究

汽车车身的轻量化成形工艺已经成为了目前汽车行业的研发新热点。有汽车专家预测在未来数几年里汽车的自身重量比目前还要减轻20%以上。发达国家在汽车材料以及成形技术的开发应用方面进行了更为深入的研究，越来越多的汽车制造公司通过使用铝合金和镁合金等代替钢铁，以达到汽车重量减重的目标。另外，在承受冲击时铝材可以比钢材多吸收50%左右的冲击能量，这样也可以更多的减少安全问题的出现。镁合金不仅可以满足汽车轻量化的要求，还具有容易加工、便于回收、利于环保等优点，因此镁合金在现代汽车制造中得到了越来越多的应用。轻质材料的广泛应用将会对汽车结构的改善发挥重要的影响，汽车的质量有可能下降到目前的1/2以上。预计未来几年，适合于铝镁等轻质材料的车身冲压工艺CAD以及汽车冲压件成形技术将会得到很快的发展完善。

关于汽车轻量化的车身成形工艺与模具技术的探讨，在理论方面，对铝镁合金等轻金属的大幅度弹塑性变形本构关系及参数进行进一步的研究分析；在工艺方面，对铝镁合金的冲压起皱，回弹，拉裂规律以及毛坯反求等问题进一步深入研究；模具制造方面，找到快速制造模具毛坯的方法，开发具有快速精密加工与精密测量能力的装备，研究与镁铝合金配套的冲压工艺技术。

5 结束语

在汽车制造过程中汽车车身冲压工艺与模具制造占有绝对的主导地位，随着生活水平的不断提高，人们对汽车质量的越来越高，汽车的多样化是未来的一大趋势。未来的汽车制造过程中，能量节约，材料耗损，以及外型美观等方面都有很大的潜力。汽车市场的竞争也会越来越激烈，因此，需要不断地提高汽车车身冲压工艺与模具技术，这样才能在激烈的市场中竞争中赢得胜利，创造良好的经济效益和社会效益。

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TG385

A

1004-7344（2016）18-0265-02

2016-6-12

覃丕坚（1986-），男，大专，主要从事汽车零部件制造工作。