淺析汽車模具中的五金模具沖壓工藝應(yīng)用

柳青，楊珂，許三湘

（東莞市中泰模具股份有限公司，廣東 東莞 523475）

現(xiàn)階段，人們普遍關(guān)心汽車生產(chǎn)中的材料與工藝等要素。為了能夠擴大市場占有率，提高市場競爭力，汽車生產(chǎn)廠商積極設(shè)計研究新的汽車模具，以求不斷優(yōu)化汽車部件的性能、改善汽車零部件的生產(chǎn)工藝。五金模具沖壓工藝近年來得到了廣泛關(guān)注，認(rèn)為其應(yīng)用于汽車模具制造中，能夠有效提升沖壓效果，從而提高汽車制造的精度、效率與質(zhì)量。因此十分有必要重新認(rèn)識汽車模具中的五金模具沖壓工藝應(yīng)用。

1 汽車模具的沖壓工藝應(yīng)用概述

1.1 模具沖壓工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

我國汽車行業(yè)的發(fā)展中汽車模具發(fā)揮了積極作用，雖然當(dāng)前汽車制造及汽車模具的設(shè)計制造與發(fā)達國家相比還存在一定的差距，但是必須看到發(fā)展的動力、潛力是很大。

常見的汽車模具以沖壓工藝成型的較多，特別是覆蓋件模具等。要想不斷推進汽車模具的沖壓工藝取得更大的突破，就應(yīng)該科學(xué)認(rèn)識沖壓工藝的應(yīng)用，主動提升汽車模具的沖壓技術(shù)。由于國內(nèi)汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計起步晚，較之發(fā)達國家還存在較大差距。后期在技術(shù)的不斷更新下，將有更多的跨學(xué)科技術(shù)能夠在汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用，趨于一體化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)將變得更加專業(yè)化、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化與集成化。當(dāng)前，我國的汽車模具想要在數(shù)量、質(zhì)量、品牌上贏過發(fā)達國家，特別要重視多研究以沖壓工藝完成對某些大型、高精密度及復(fù)雜模具的設(shè)計與制造。

1.2 汽車模具沖壓工藝主要表現(xiàn)

（1）汽車覆蓋件制造

隨著人們對汽車車身覆蓋件的質(zhì)量要求越來越高，覆蓋件的設(shè)計制造當(dāng)前基本實現(xiàn)了自動化，很多高質(zhì)量部件能夠?qū)崿F(xiàn)成批量產(chǎn)。國內(nèi)有很多企業(yè)車間選用自動化成線沖壓技術(shù)，可滿足當(dāng)前自動化生產(chǎn)的需求。

（2）汽車頂蓋類配件制造

汽車頂蓋零配件屬于車身體積規(guī)格較大的部分，其生產(chǎn)訂單量將直接決定汽車頂蓋件的生產(chǎn)模式。從當(dāng)前國內(nèi)的沖壓產(chǎn)線來看，基本呈現(xiàn)自動化與半自動化生產(chǎn)模式共存的局面，只有少數(shù)合資企業(yè)推行自動化，其他企業(yè)依然為半自動化。

2 五金模具沖壓工藝在汽車模具中的應(yīng)用分析

2.1 CAE建模

CAE模型作為計算機設(shè)計中輔助工程，在汽車車身零件開發(fā)中作用明顯。明確零件的制作形狀后要對形狀進行必要的控制，但前提是要掌握零件沖壓方向。研讀設(shè)計過程后，辨析產(chǎn)品數(shù)模位置，然后確認(rèn)好車身坐標(biāo)系位置，往往會發(fā)現(xiàn)很多位置與零件沖壓方向并不一致，也意味著需要及時開展模型轉(zhuǎn)換。這里所提到的位置轉(zhuǎn)換，實質(zhì)上就是沖壓工藝的技術(shù)發(fā)生方向出現(xiàn)調(diào)整的過程，沖壓方向的調(diào)整可用AUTOFORM軟件完成，之后再自行導(dǎo)入零件數(shù)據(jù)。沖壓方向定后，還需要直接在汽車的覆蓋件上完成外觀形狀與輪廓的工藝補充，這樣才能全面滿足拉延工藝需求。

2.2 模具成形參數(shù)的確定

五金模具沖壓工藝中，參數(shù)的運算和設(shè)置是十分關(guān)鍵的，原則上應(yīng)該結(jié)合要生產(chǎn)零部件的實際特點與具體用途來完成設(shè)置。模具加工參數(shù)的設(shè)置往往需要結(jié)合其他指標(biāo)來進行，如區(qū)別不同零件形成的壓力值，這樣能夠?qū)е缕嚫采w件擁有不同的沖壓成型。五金模具沖壓工藝中的生產(chǎn)機械主要是壓力機，且屬于單動壓力，并配合自動化的生產(chǎn)線，運行效率高，運行效果好。整個系統(tǒng)的壓力設(shè)置應(yīng)該關(guān)注模具中的運行特征，對板料而言，其接受壓縮拉伸的過程經(jīng)常需要足量的摩擦力以加強板料成型過程的應(yīng)變力，這樣的做法一方面可以有效控制板料運動，另一方面能夠積極消除板料在拉伸處理中出現(xiàn)的褶皺。壓力的控制要適中有度，過小則板料的褶皺形成概率較高；過大則板料開裂的可能風(fēng)險增加，而且模具磨損更為嚴(yán)重。在考慮壓邊力設(shè)置時，受板料拉伸成型的影響，壓力裝置應(yīng)該被調(diào)整設(shè)置為擁有足夠大的摩擦力，從而能夠讓板料得到足夠的拉力，得到控制板料及消除褶皺的效果。

2.3 拉延筋設(shè)置

汽車模具的板料沖壓成型過程中，拉伸筋是不可或缺的重要控制方式，特別是對體積規(guī)格相對較大的板料而言更是如此。圖1所示即為等效拉延筋示意圖。

圖1 等效拉延筋示意圖

拉延筋應(yīng)用于薄板成形歷史悠久，其幾乎不與零件的大小或是材料厚度及零件形狀掛鉤，而基本局限于覆蓋件的成形。布置拉伸筋時要首先認(rèn)清楚其在板料成形過程中的重要性，然后同時需要控制拉伸筋的相關(guān)參數(shù)確保板料的成型到位。主動對拉延筋參數(shù)進行科學(xué)分析并合理取值后，可在有效控制金屬板料的預(yù)定位置方面目的明確。現(xiàn)階段主要的拉延筋類型包括方形拉延筋、拉延檻和半圓形拉延筋。發(fā)達國家之間的汽車?yán)旖钜膊⒉灰恢?，日本以半圓形拉伸筋居多，但美國多見方形拉伸筋，無論是那種形式，就要求拉伸筋功率應(yīng)嚴(yán)格滿足覆蓋件的成型要求，這樣才能促進成型充分，確保汽車的高質(zhì)量和高性能。若變形無法達到充分，將直接影響車性能和表面質(zhì)量。通常大型車輛的覆蓋件都在壓邊圈和凹模布置整圈的拉延筋，用以保證板料的形成。

2.4 破裂刀設(shè)置

破裂刀的出現(xiàn)，主要是為確保有些情況下的板料更好地成型，特別是在對汽車覆蓋件成型工藝應(yīng)用中，其3D模型如圖2所示。工藝過程就是重新深入掌握零件特點的過程，在這一過程中若想加快板料成型效果，應(yīng)主動開辟某些區(qū)域，創(chuàng)造使用破裂刀的機會，如在模具拉延到前20mm的位置時可使用。破裂刀應(yīng)用后，能夠?qū)χ車鷧^(qū)域內(nèi)的所有材料流速進行直接和間接的催化推動，板料成型效果顯著。

圖2 破裂刀的3D模型示意

2.5 五金模具沖壓工藝問題的探討

五金模具的沖壓生產(chǎn)，要在全過程中提高對精度的重視，而且還要求對應(yīng)調(diào)整拉伸筋參數(shù)，這一過程基本是通過實踐經(jīng)驗來指導(dǎo)的，相對主觀因素影響較多，容易造成準(zhǔn)確率不高的情況。這一情況能夠?qū)δ＞叨啻握{(diào)試后合格成品的問題進行解釋。不過，這樣也帶來了新的問題，即在生產(chǎn)過程中對板料的浪費嚴(yán)重，直接導(dǎo)致模具成本飆高、模具生產(chǎn)周期變長。對于這一問題，可考慮推行同步工程技術(shù)來解決。重點梳理模具生產(chǎn)全過程，對不同子系統(tǒng)進行必要的同步開發(fā)，完善在沖壓工藝與沖壓產(chǎn)品規(guī)劃的同步性，提升后續(xù)生成能力。五金模具沖壓工藝生產(chǎn)所涉及的不同因素，都是產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)該考慮的。

2.6 汽車模具沖壓工藝技術(shù)分析

汽車模具的沖壓工藝技術(shù)在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在各種相互配合、環(huán)環(huán)相扣的程序，這些程序代表著各有特色的工藝性。每一次程序的讀取和執(zhí)行，就意味著新的零部件在生產(chǎn)中，即便再小的汽車零件，也會在條件調(diào)取不同的情況下，演繹出不同的工藝含義。汽車模具中的五金模具沖壓為了得到更高的質(zhì)量，為了讓零件的外觀特征更加明顯，具有對稱性和規(guī)則性，還為了可有效節(jié)約板料等材料，通常將在工藝技術(shù)固定程序中進行消減。模具結(jié)構(gòu)或零件中需要搭載一些硬活動性的導(dǎo)柱，可發(fā)揮對模作用。當(dāng)前，汽車模具沖壓工藝中還可能出現(xiàn)單次沖孔落料問題，應(yīng)該對相應(yīng)的模具模芯進行設(shè)計和分級，重新優(yōu)化固定板功能，整體上完成沖孔與落料等規(guī)范動作。

3 結(jié)語

目前我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速。面對產(chǎn)銷激烈的汽車市場競爭，汽車企業(yè)應(yīng)該將更多的精力與其他優(yōu)質(zhì)資源投入在產(chǎn)品開發(fā)上，加強對汽車模具的關(guān)注與重視。只有積極提升汽車模具中五金模具的沖壓工藝，才能更全面地了解模具開發(fā)的目標(biāo)和要領(lǐng)，真正成為企業(yè)競爭的重要支撐之一。

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