浅析汽车覆盖件冲压模具的结构优化

2018-06-28陈吉林杜鹏鹏

中国设备工程 2018年12期

陈吉林，杜鹏鹏

（东莞市中泰模具股份有限公司，广东东莞 523475）

目前，我国汽车加工制造企业将研发新车型、制造车辆高质量以及制作成本低作为主要目标，确保满足不同客户的总体要求。由于汽车车型的创新往往涉及车身的革新，车身的主要构成为汽车覆盖件冲压模具，同时，汽车覆盖件冲压模具在设计与制造的生产周期与汽车生产整体周期占比超过70%，因而对汽车覆盖件冲压模具的设计优化提出了更高的要求。

1 汽车覆盖件冲压模具的特点

1.1 汽车覆盖件冲压模具的设计特点

目前，对于汽车覆盖件冲压模具而言，其设计特点作为模具使用性能的重要决定因素之一，需要重视设计特点的全面把握。目前，汽车覆盖件冲压模具设计特点分为四个方面。

第一，对于汽车覆盖件冲压模具结构尺寸来说，要求结构尺寸较大。由于汽车覆盖件属于尺寸较大的汽车加工制造设备，故要求汽车覆盖件冲压模具结构尺寸较大。同时，因为汽车覆盖件冲压模具的上下模导向、制造定位、结构安装以及模具起吊运输等方面都要求模具具有较大的结构尺寸。因此，汽车覆盖件冲压模具在设计上具备结构尺寸较大的特点。

第二，有关基础构件形成框架结构。为了获得优质的汽车覆盖件冲压模具结构及制造效果，大部分汽车覆盖件冲压模具采用中间利用立筋连接两层板状物，从而设计形成水平的框架结构（如图1），可见，汽车覆盖件冲压模具在设计上具有框架型结构特点。

第三，对于汽车覆盖件冲压模具的材质要求，汽车覆盖件冲压模具较之一般汽车冲压模具来说材质要求相对较低。一般汽车冲压模具的工作零部件往往选用工具钢，而部分汽车覆盖件冲压模具的零部件只需要选用强度稍高一点的铸铁。可见，汽车覆盖件冲压模具在设计上具有材质要求较低的特点。

图1 汽车覆盖件冲压模具框架结构效果图

第四，针对汽车覆盖件冲压模具的标准化程度来说，其标准化程度较之其它汽车冲压模具要求稍低。一般汽车冲压模具在设计中要求选用大量标准化程度高的构成零部件，而汽车覆盖件冲压模具在设计上要求选用的标准件数量相对较少，故汽车覆盖件冲压模具在设计上具备标准化程度要求较低的特点。

1.2 汽车覆盖件冲压模具的制造特点

近年来，我国汽车加工制造行业愈发注重汽车覆盖件冲压模具的制造，目前，我国汽车覆盖件冲压模具主要呈现出的制造特点分为四个方面。

第一，对于汽车覆盖件冲压模具的生产准备来说，其将冲模工作与基础零部件毛坯作为生产准备的要点，由于冲模工作与基础零部件都采用单间铸件生产，因此，毛坯的选择准备成为汽车覆盖件冲压模具模型制造的关键。

第二，由于汽车覆盖件冲压模具存在轮廓体积尺寸较大的特点，因而需要选用大型加工制造设备，如多轴数控铣床、龙门铣床等，同时，为了使汽车覆盖件冲压模具顺利高效地调试，还需要选用大型试模压力机。

第三，在汽车覆盖件冲压模具制造工艺方面，将模具工作零件型面加工作为制作工艺的关键要点。对于模具工作零件来说，其往往呈现出三维曲面型组合面形态，因而加工制造较为繁琐困难，且制造精度较难把控，故提高模具工作零件型面的加工精度成为提升模具精度的重点。

第四，针对汽车覆盖件冲压模具的制造工序而言，汽车覆盖件冲压模具的装配与调试成为制造工序过程的重要方面。由于汽车覆盖件冲压模具装配与调试在整个汽车覆盖件冲压模具制造工序中耗时比例较大，故不断缩短汽车覆盖件冲压模具装配与调试的周期愈发重要。

2 汽车覆盖件冲压模具结构的优化措施

2.1 汽车覆盖件冲压模具标准件设计优化

目前，我国标准件设计技术正趋向全方位发展方向，且标准件设计以及应用也得以迅猛提升，从而推动了产品质量的逐渐完善。由于标准件设计优化能够提升其使用性能，因而有助于模具标准件实现二次使用，有效降低产品生产的成本，缩短产品加工制造的周期，故需要重视标准件的设计优化。

首先，由于汽车覆盖件冲压模具标准件设计主要突出设计的标准化，因此企业各部门需要明确标准件设计标准，针对过去标准件设计标准进行分析完善，开发出结构新、性能强、成本低、质量佳以及效率高的新型标准件产品，从而有效推动企业效益的提升。

其次，在汽车覆盖件冲压模具标准件的制造过程中，需要严格遵守相关的制造标准，要做到重视模具标准件整体的使用性能，确保标准件产品整体的质量。同时，汽车覆盖件冲压模具企业需要有效联合相关产业，促进汽车覆盖件冲压模具标准件向着更深层次去研发。

最后，汽车覆盖件冲压模具标准件需要向着专业化、规模化方向发展，模具标准件企业通过实行专业化生产，能够有效激活企业发展的潜力，为企业赢得市场竞争优势，能够为企业带来持续稳健的发展前景。同时，模具标准件企业通过实行规模化生产，应用先进的设备及科学技术，选聘专业能力强的从业人员，保障标准件的产出规模及产品质量。

2.2 汽车覆盖件冲压模具参数化系统的设计优化

近年来，我国汽车覆盖件冲压模具参数化系统逐步趋于整体规划，主要包括装配模型参数库、零件参数库与模型管理库三个组成部分。

首先，对于模具装配模型参数库设计来说，设计人员在直接应用之前设计的装配模型时，需要根据实际情况进行参数与结构的灵活修改，同时，设计人员可以借助UG技术进行参数关联（如图2），从而利导模具装配模型在整体上实现自动更新。

其次，关于汽车覆盖件冲压模具零件参数库设计而言，模具装配工作完成后，模具构成中所有零件以及相关参数是模具零件参数库的重要组成部分，同时，这些零件以及相关参数也是模具装配模型参数库不可或缺的组成部分，由于模具装配时往往采用自顶向下设计方式，故汽车覆盖件冲压模具零件参数库设计要做到统筹兼顾，综合考虑各方面因素进行全方位设计，从而确保模具零件参数库发挥利导作用。

图2 UG技术进行汽车覆盖件冲压模具参数关联效果图

最后，有关模型管理库设计，其涵盖模具属性、技术条件、编号以及名称等大量资料，故可以借助信息化手段进行模型管理库的建设管理，如利用查找、新建以及删除等信息化操作手段。同时可以通过调用模型管理库中需要的模型，将其修改为目标模型。

2.3 高强度板材热冲压成形模具的设计优化

首先，对于模具材质方面的设计上，高强度板材热冲压成形模具较之冷冲压成型模具来说，其对制造材质要求更高，需要选择抗疲劳性强、耐磨性好、硬度及强度高的材料，才能保证模具成型后的精度。同时，在进行高强度板材热冲压成形模具材质设计时，需要全面考虑模具加热温度，选择适宜在加热情况下使用的模具钢材，确保加工制造成型后模具的使用性能与精度。

其次，关于高强度板材热冲压成形模具的凹、凸模设计，由于模具在加工制造中涉及到加热与冷却，热胀冷缩容易导致冲压成型后的模具零件在尺寸上出现误差，故对模具进行凹、凸模设计时，需要充分考虑热胀冷缩因素，尽可能将误差减至最小程度，进而保证模具零件的精确度。

最后，有关模具冷却机构的设计，由于热冲压成形模具要经历冷却处理方能产出，故需要选择适宜的冷却机构。在选择冷却机构时，既要考虑模具零件冷却的速度以及强度，还要防止模具零件过快冷却引发开裂现象。