汽车零件冲压模具设计及其发展分析

汽车零件冲压模具设计及其发展分析

周进悄

佛山派阁汽车塑料技术有限公司广东佛山528237

摘要：本文介绍了汽车覆盖件冲压模的设计要点,针对冲压模具的发展和现状以及冲压新技术的应用,根据一个冲压模具的实例,对汽车覆盖件在冲压过程中容易出现的问题进行了分析,从工艺分析、模具结构设计等几个方面详细说明了冲压模设计的重要性,为结构模具优化设计分析奠定了基础。

关键词：汽车；覆盖件；冲压模；设计

引言

冲压成型在汽车制造中是一种十分重要的制造技术,而汽车覆盖件大都采用冲压而成,其模具制造周期影响汽车的制造成本以及新产品开发的周期。目前,国外汽车界提出缩短产品的市场化周期、降低产品开发费用和减轻汽车的质量的了3R战略,其中的一个重要环节就是降低车身覆盖件模具的制造费用和减少生产周期,因此在车身覆盖件模具的研发方面各个国家都投入了大量的资金。本文就是通过介绍汽车覆盖件冲压模的设计要点,针对冲压模具的发展和现状以及冲压新技术的应用,根据一个冲压模具的实例,对汽车覆盖件在冲压过程中容易出现的问题进行了分析,从工艺分析、模具结构设计等几个方面详细说明了冲压模设计的重要性。

1模具冲压技术在制造行业中的应用

1.1冲压模具的发展和现状

随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。在冲压模具发展方面,主要表现在以下几个方面:第一,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能[1]。第二,模具“逆向工程”的飞速发展。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,模具逆向工程已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用。第三,先进加工手段的应用。国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度,高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型模具制造注入了新的活力,同时电火花铣削加工技术也迅速发展,也为制造复杂模具奠定了基础。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节,近年来模具热处理的发展使用了模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术,能够制造出复杂模具,从而极大地提高了加工效率[2]。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度,一些国内模具企业已普及了二维CAD,目前,以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。并开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。

1.2模具发展关键问题

对于我国来说,模具自动加工系是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合,配有随行定位夹具或定位盘,有完整的机具、刀具数控库,有完整的数控柔性同步系统,有质量监测控制系统。特别是由于过来模具行业发展较成熟,对我国模具冲压行业带来很大的挑战,由于汽车、飞机发展和环保要求的提高,对冲压带来了压力,而产品集约化生产、个性化发展、节能性要求、环保性要求,将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造。同时仿真技术的发展和应用是冲压发展必须借助的手段,自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素,冲压成型更加“科学化、数字化和可控化”,供应商-冲压厂,冲压厂-用户之间的合作越来越重要,在整个工业中,冲压的关键在模具,冲压模具的发展至关重要,以下就是根据某一冲压模具的举例分析模具设计制造中的细节问题,并予以解决[3]。

2某汽车冲压模具设计举例

2.1盒状结构覆盖件工艺分析

冲压件工艺性是指冲压件在生产加工中的难易程度,对于冲压加工工序很多,每一种工序中的工艺性又各不相同,即使是同一个零件,因生产单位的生产条件工艺装备及生产传统习惯等不同,其工艺性的涵义也不完全一样。因此,要求冲压件在满足使用要求的前提下,形状尽量简单、规则、对称,以便节省原材料,减少中间工序,提高模具寿命,降低零件成本。该零件是汽车内饰的零件表面,不允许有毛刺、折皱等问题,满足装配后的工艺结构性能。并且由于所加工的零件数量较少,每月约300件,所以必须考虑小同于常规的冲压加工工艺,使零件的加工成本和模具制造成本降低到最低。通过专用压筋模具进行加强筋的冲压加工,并多次调整压边力的大小,达到材料的应力变形最小,使得零件的对角翘曲达到图纸要求,越平整越好。通过消除由于产生的材料应力变形,或使材料的应力变形最小,使得冲压件对角翘曲也最小,所设计的模具首先应保证冲压件凸模能够顺利进入冲压凹模,不应出现凸模接触不到的死区,即所有需冲压的部位要在一次冲压中完成[4]。避免点接触,接触部位应处于冲模中心,以保证成型时材料不致窜动。压料应尽量保证毛料平放,压料面各部位进料阻力应均匀。冲压深度均匀,拉入角相等,才能有效地保证进料阻力均匀,同时覆盖件冲压成形的压料面形状是保证冲压过程中材料下破不裂和顺利成型,根据这些要求可以设计冲压模具并且进行实际的生产制造。

2.2模具结构及主要零件设计

模具采用活动小导柱,起上下模具对模的作用,因为冲筋零件的展开很大,模具在冲床上安装正确以后,活动小导柱实际上己经小起上下模具的导向作用了。在生产过程中,还会经常遇到一次冲孔落料,可能会造成凸凹模孔壁太薄,影响模具寿命。因此将模芯设计成分级进,模芯中用固定板来固定,在通用模架的上模板上,用短定位销定位,这样就达到了冲孔、落料复合成一次完成的目的[5]。

总结

随着汽车工业的发展,对汽车覆盖件的要求越好越高,冲压技术和模具是整个过程中的关键,冲压模具的的设计分析可以有效的提高产品的质量,减少产品的浪费,缩短加工周期,防止产品的起皱和开裂现象。本文就是通过介绍汽车覆盖件冲压模的设计要点,针对冲压模具的发展和现状以及冲压新技术的应用,根据一个冲压模具的实例,对汽车覆盖件在冲压过程中容易出现的问题进行了分析,从工艺分析、模具结构设计等几个方面详细说明了冲压模设计的重要性。

参考文献

[1]马治军,陈伟业,唐鼎,李大永,彭颖红,毛晴伟.汽车B柱零件热冲压软区模具模面优化设计[J].锻压技术,2019,44(04):138-144.

[2]侯其森,任鹏,程战营,张新峰.汽车冲压模具降低成本的思路和措施[J].现代制造技术与装备,2018(07):223-224.

[3]马文涛.成组技术在汽车冲压模具设计中的应用[J].科技创新导报,2018,15(12):106+108.

[4]张扬明.汽车冲压模具设计制造与维修技术[J].安徽科技,2018(04):50-51.

[5]王平科,王亚萌,王新.基于汽车冲压模具设计制造及其维修分析[J].内燃机与配件,2017(18):95-96.