汽車模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)中的常見問題及對(duì)策研究

周多營(yíng)，廖龍

（東莞市中泰模具股份有限公司，廣東 東莞 523475）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ钣l(fā)重要的交通工具，極大地滿足了人們的出行需求。為了能夠在便捷性、高速性等方面有更好的表現(xiàn)，近年來汽車廠商對(duì)自己的汽車品牌進(jìn)行著積極的改進(jìn)與升級(jí)。為了能夠有效提升汽車生產(chǎn)工藝水平，有效優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)和改善汽車性能，需要使用大量的汽車模具，直接推動(dòng)了模具行業(yè)的快速發(fā)展。在汽車模具的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)是人們當(dāng)前較為關(guān)注的話題。只有積極面對(duì)客觀存在的問題，針對(duì)性提出解決方案才能夠更好地完成汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

（1）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念較為復(fù)雜

汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作可按其中不同工序零件的區(qū)別細(xì)化出沖裁模、拉伸模、修邊模等，不同的細(xì)化部分同時(shí)還可能擁有多個(gè)不同的對(duì)象子類，其可以構(gòu)成一個(gè)相對(duì)完整且統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。汽車覆蓋件模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往攜帶有自我復(fù)制、多元基層的特征，因此能夠從其中一個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分解出不同的父類結(jié)構(gòu)，并完全繼承和發(fā)揚(yáng)父類特征。從上述概念可知，汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所涉及的概念相對(duì)復(fù)雜和抽象，容易在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生諸多的不利影響，可能直接影響到生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

（2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法較為混亂

到目前為止，已知的汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法已有很多，足夠形成一個(gè)相對(duì)充實(shí)和完整的專家數(shù)據(jù)庫(kù)。如何在這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)中找到合適的設(shè)計(jì)方法，從而提升模具的生產(chǎn)效率與進(jìn)度，是需要慎重思考和決定的。根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一些方法會(huì)在不同類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生明顯的差異性作用效果。這也就意味著，在開展實(shí)體建模工作中，一旦提及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)零件或組件的設(shè)計(jì)就會(huì)選用三維參數(shù)化建模方法，而若設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)的零件，就無需以三維建模，而是直接選擇特征建模技術(shù)的方法即可。

（3）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作較為抽象

設(shè)計(jì)工作很多是從先進(jìn)概念出發(fā)的。要對(duì)某項(xiàng)復(fù)雜事物進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要展開復(fù)雜事物的分析，主動(dòng)忽略與分析目標(biāo)主題無關(guān)的枝節(jié)因素，這樣能夠?yàn)榭焖偾兄袉栴}要害找尋問題解決的方法提供思路。然而汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，常常會(huì)忽略此環(huán)節(jié)，從而影響所需要處理的不同問題的效果，甚至在花費(fèi)時(shí)間與其他投入后還難以解決問題。如在汽車車身凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，完全可以對(duì)周圍其他部位的外觀和型面進(jìn)行淡化設(shè)計(jì)，著重強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)凹模的厚壁以及圓角的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（4）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)較為隱蔽

在車身覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常常會(huì)涵蓋多個(gè)層次，而不同層次之間的關(guān)聯(lián)又幾乎是相對(duì)獨(dú)立的，往往不能夠有效形成內(nèi)外信息的傳遞與共享，也就形成了設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)信息較為隱蔽的表現(xiàn)之一。細(xì)節(jié)信息隱蔽的過程，正是為了處理好其他對(duì)象所包含的可直接訪問的外部信息，并主動(dòng)隱藏掉內(nèi)部的諸多信息，這樣可有效降低不同組件部分之間的依賴性和重復(fù)性影響，一旦這種依賴性形成就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)一處小細(xì)節(jié)變化引發(fā)大范圍波動(dòng)的情況。

2 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題解決對(duì)策

汽車覆蓋件沖壓模具多屬于標(biāo)準(zhǔn)化的模具，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用三維實(shí)體建模技術(shù)來完成。而在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該注重優(yōu)化不同的設(shè)計(jì)方法。

（1）針對(duì)汽車頂蓋的拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

顯而易見，汽車的頂蓋屬于體積輪廓較大的物體，整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要使用單動(dòng)壓力機(jī)設(shè)備，因而實(shí)施頂蓋拉延模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)選擇單動(dòng)拉延的方式。工作人員可將汽車頂蓋的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)以及凹模輪廓線全部調(diào)取在UG軟件模塊中，執(zhí)行縫合命令，完成片體的無縫隙縫合，并完成草圖中的凸模輪廓線添加，需使用Add Existing Curves（加入已有曲線）功能。如圖1所示為汽車側(cè)頂蓋拉延模的三維實(shí)體設(shè)計(jì)圖。

（2）針對(duì)汽車頂蓋的邊修模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

汽車頂蓋的邊修模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，周邊封閉設(shè)計(jì)是主要工序之一，而且應(yīng)全程保持料體厚度達(dá)到0．8mm，這就需要用到鑄件結(jié)構(gòu)形式來完成設(shè)計(jì)。汽車頂蓋的尺寸較大，應(yīng)該匹配尺寸更大的壓件器來完成壓制，并提出側(cè)銷限位的方法提升安全性。基于UG等三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)圖展開科學(xué)規(guī)劃，往往需要參考廢料的劃分與設(shè)計(jì)尺寸。在對(duì)毛坯基礎(chǔ)進(jìn)行拉伸操作后，沿用更多的綜合性工序完成控制拓?fù)涞牟僮?，確保凸模實(shí)體型面能夠在有序順利的基礎(chǔ)上完成。

圖1 汽車側(cè)頂蓋拉延模的三維實(shí)體設(shè)計(jì)圖

（3）針對(duì)汽車頂蓋的整形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

翻邊凹模結(jié)構(gòu)常見的形式為鍛件與鑄件兩種，并且此二類形式所特有的凹模圓角也需要標(biāo)注在新模具圖上。應(yīng)注意，為螺母預(yù)留的孔洞不應(yīng)該突出型面，模具單體的質(zhì)量建議在30kg以下。對(duì)凸模而言，其托舉物料的接觸面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮到制件在取放物料過程中的便利性，特別是觀察在外側(cè)板件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的曲率變化量。按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，凸模托料型面接受整形的部位所表現(xiàn)的沿型結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)超70。整形模中的斜楔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格按照斜楔所表現(xiàn)的行程路線來規(guī)劃決定，這樣在后期的加工過程中才能嚴(yán)格完成規(guī)定要求，保持斜楔的回位往復(fù)狀態(tài)，促進(jìn)自身的運(yùn)動(dòng)軌跡與功能可以在預(yù)定范圍內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)。

（4）針對(duì)汽車頂蓋的沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

通常所見到的汽車頂蓋沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工序?yàn)闆_孔、側(cè)沖孔及側(cè)修邊三部分。開始?jí)杭^程中對(duì)凹模、凸模的選擇應(yīng)堅(jiān)持考慮沖孔尺寸規(guī)格、側(cè)沖孔角度等要素。若使用UG等三維實(shí)體建模軟件對(duì)頂蓋沖孔模具展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)整個(gè)構(gòu)建的受力分析，要確保力學(xué)角度的平衡狀態(tài)，同時(shí)還應(yīng)該將滑料空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)仡A(yù)留，確保壁厚的均勻性。模具的設(shè)計(jì)應(yīng)該正確考慮打開狀態(tài)下的情況，要確保在壓件器不動(dòng)的情況下凸模保持自然有序的退出操作。

3 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未來發(fā)展

（1）將為汽車生產(chǎn)廠商的新品研發(fā)提供更有質(zhì)量保障的覆蓋件模具

面對(duì)發(fā)展迅猛的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，世界各國(guó)的汽車工業(yè)進(jìn)入新的飛速期。我國(guó)作為實(shí)力與潛力兼?zhèn)涞钠嚠a(chǎn)銷大國(guó)，在汽車沖壓模具方面的產(chǎn)量占到了模具總量40%以上。量產(chǎn)提高的前提在于技術(shù)的不斷進(jìn)步，在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性與實(shí)用性能都應(yīng)該經(jīng)得起用戶的考驗(yàn)，不斷優(yōu)化的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠成為打造高質(zhì)量覆蓋件模具的重要手段。

（2）將主動(dòng)提升管理水平以創(chuàng)造更加完善成熟的模具行業(yè)市場(chǎng)

汽車模具企業(yè)的發(fā)展要十分重視自身的管理水平的提升，積極推行富有層次性的企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要主動(dòng)出臺(tái)有關(guān)模具的正確應(yīng)用與管理方法進(jìn)行推廣。在開展模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還可以研發(fā)周邊產(chǎn)品，如開發(fā)界面友好、性能體驗(yàn)感俱佳的模具管理軟件系統(tǒng)，幫助汽車廠商在選擇模具或測(cè)試模具時(shí)能夠一目了然地快速掌握模具資料，從側(cè)面提升企業(yè)模具管理水平，從而在整個(gè)行業(yè)中形成良性管理氛圍，使得行業(yè)與市場(chǎng)不斷成熟。

（3）將積極引入和融合更多的高科技手段與設(shè)備展開模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車模具同國(guó)內(nèi)其他模具市場(chǎng)一樣，往往是中低檔模具供過于求而高檔模具卻供不應(yīng)求，這里面的問題值得深思。高檔模具與中低檔模具相比，品質(zhì)高貴在融入了更多的生產(chǎn)技術(shù)，融入了更多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)理念。因此，汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中也同樣應(yīng)該認(rèn)真加強(qiáng)對(duì)不同技術(shù)手段與先進(jìn)理念的引入與融合。鼓勵(lì)企業(yè)從人才戰(zhàn)略出發(fā)與大專院校保持技術(shù)合作，不斷提升專業(yè)人才中靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能技術(shù)等完成設(shè)計(jì)決策、模擬分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語

汽車模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，直接影響到汽車生產(chǎn)工藝中的效率與質(zhì)量，因此日常結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的速度與質(zhì)量都應(yīng)該保持更新狀態(tài)，只有堅(jiān)持優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其中的問題及時(shí)糾正和優(yōu)化，才能真正推動(dòng)汽車生產(chǎn)質(zhì)量邁向新水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃日進(jìn)．關(guān)于汽車模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的研究[J]．中國(guó)機(jī)械,2015，(22):157-158．

[2]遲文濤,王玉．模具沖壓在生產(chǎn)中常見問題及解決對(duì)策[J]．企業(yè)文化旬刊,2015，(1):205．