汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造與維修研究

劉智彬　張鑫

摘 要：經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下汽車行業(yè)取得快速發(fā)展，推動(dòng)我國汽車模具行業(yè)的進(jìn)步，使其邁入到新的技術(shù)臺(tái)階中，且逐步與國際接軌，市場競爭也變得愈發(fā)激烈。汽車制造過程中應(yīng)用沖壓模具具有諸多優(yōu)勢(shì)，顯著提高汽車制造生產(chǎn)效率，與其他加工方法相比這一方式顯著優(yōu)于其他加工技術(shù)。因此，沖壓模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)已成為衡量我國汽車制造水平的關(guān)鍵指標(biāo)和發(fā)展標(biāo)志?；诖?，本文將就汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造與維修相關(guān)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：汽車沖壓模具 設(shè)計(jì)制造 維修技術(shù)

隨著工業(yè)智能化發(fā)展，汽車制造業(yè)已取得長足進(jìn)步，深入探討該行業(yè)取得發(fā)展的原因可知主要有兩點(diǎn)，一個(gè)是人們對(duì)美好生活向往的刺激，另一個(gè)是汽車模具沖壓技術(shù)的進(jìn)步[1]。無論從汽車制造還是汽車生產(chǎn)方面分析沖壓模具都具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，且其質(zhì)量對(duì)汽車成本和質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用，因此加大研究汽車沖壓模具技術(shù)，不僅可以有效控制汽車生產(chǎn)成本，而且還能提高汽車制造質(zhì)量。在科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步與發(fā)展背景下，汽車制造廣泛應(yīng)用了高科技手段，為發(fā)展汽車沖壓技術(shù)奠定基礎(chǔ)，基于這些技術(shù)的應(yīng)用，我國汽車沖壓在設(shè)計(jì)、制造和設(shè)計(jì)中必然取得較大的進(jìn)步。

1 汽車沖壓模具概述

汽車沖壓模具屬于現(xiàn)代汽車工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛且重要性較強(qiáng)的一種加工方式，其具有成本低、效率高、硬度大和強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)，因此將其應(yīng)用于制造與生產(chǎn)汽車有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化和批量化生產(chǎn)目標(biāo)[2]。此外，汽車沖壓模具的生產(chǎn)效率高，是其他鈑金成形方法所不能替代的先進(jìn)汽車制造技術(shù)。在經(jīng)歷幾十年的模具設(shè)計(jì)、制造探索，汽車沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠邪l(fā)覆蓋件模具和多功能精沖模具，將技術(shù)研制與信息化和智能化等特點(diǎn)有效聯(lián)系在一起。從具體的研制方法可知，必須結(jié)合模具數(shù)字化制造、計(jì)算機(jī)處理、模具系統(tǒng)集成化等實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷一體的目標(biāo)。

2 汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造

2.1 設(shè)計(jì)制造要求

應(yīng)用頻率較高是模具的主要特點(diǎn)，通常來說使用次數(shù)高達(dá)70萬次左右，若模具質(zhì)量較好則可以高達(dá)80萬次，為了提高模具質(zhì)量，必須提高對(duì)模具設(shè)計(jì)的重視。具體來說就是不單單是要考慮工藝結(jié)構(gòu)問題，還需要對(duì)模具機(jī)加工、安裝、調(diào)試、運(yùn)輸過程等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制與管理，保證設(shè)計(jì)出的模具具有較高導(dǎo)向性和結(jié)構(gòu)性。此外，綜合考慮模具安全性是否便于維修的問題，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 模具材料選擇

在設(shè)計(jì)沖壓模具前必須全面考慮模具的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)數(shù)量，其模具材料的強(qiáng)度、硬度等性能可否滿足壽命要求，并在此基礎(chǔ)上選擇適合的模具材料。在確定模具各個(gè)部件的材料后需要進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、硬度測試等檢測，并進(jìn)行材料成分分析。此外，在模具設(shè)計(jì)校圖階段，需要對(duì)模具材料進(jìn)行明確，并在預(yù)驗(yàn)收階段進(jìn)行模具的性能對(duì)比。且在驗(yàn)收階段需要對(duì)拉延模等模面要求較高的模具進(jìn)行表面超聲波探訪，以檢查模具微裂紋，確保模具材質(zhì)滿足質(zhì)量要求，所生產(chǎn)零件滿足大批量、高沖次數(shù)的生產(chǎn)目標(biāo)。

2.3 沖裁構(gòu)件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)沖裁模具時(shí)，除了應(yīng)用導(dǎo)板導(dǎo)向外還必須利用導(dǎo)柱來保證沖裁凸凹模的間隙均勻，以及沖裁零件的尺寸精度。此外，對(duì)于沖裁零件來說，除了保證零件精度外，還需要特別注意沖裁廢料的排出問題，若凹模落料孔壁厚過深易產(chǎn)生廢料堆積現(xiàn)象，若過薄又容易降低零件強(qiáng)度，甚至出現(xiàn)沖孔凹模開裂問題，大大縮短模具使用壽命。因此，在具體的設(shè)計(jì)與加工過程中必須應(yīng)用分級(jí)沖裁的方式進(jìn)行，且還要通過固定板進(jìn)行固定，讓模具沖孔結(jié)構(gòu)變得更為穩(wěn)固[3]。此外，做好模具定位工作，可有效提高沖孔落料工序零件的尺寸精度。

2.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)修邊沖孔類模具時(shí)除了考慮定位精度、方向之外還要考慮鑲塊結(jié)構(gòu)和排廢料問題。在設(shè)計(jì)翻邊整形類模具時(shí)，需要根據(jù)不同的翻邊方向?qū)⒎吥澐譃閮深?，即水平和垂直，以便在設(shè)計(jì)合理的翻邊結(jié)構(gòu)促進(jìn)其更好地翻轉(zhuǎn)材料，這在覆蓋件的設(shè)計(jì)分析上屬于比較重要的一部分內(nèi)容。此外，為了避免出現(xiàn)制件變形問題，必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮壓制后零件的頂出裝置，以利于翻邊工序后零件的取出[4]。此外，在汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)過程，仿真模擬是常用的前期工藝分析技術(shù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在制造前期做好零件的成形性分析，并對(duì)成形困難的部位及容易產(chǎn)生潛在質(zhì)量問題的局部進(jìn)行型面優(yōu)化或合理設(shè)計(jì)拉延筋形狀及大小。當(dāng)仿真模擬過程發(fā)現(xiàn)成形難度較大的問題時(shí)，需要提出設(shè)計(jì)變更或可能的模具設(shè)計(jì)方案，以支持產(chǎn)品評(píng)估。

3 汽車沖壓模具維修技術(shù)

3.1 翻邊整形制件變形維修技術(shù)

無論展開翻邊還是整形工作都會(huì)對(duì)壓料力產(chǎn)生一定影響，且制件表面或多或少都會(huì)存在變形的問題，直接影響其整體質(zhì)量。要想解決這一問題，則必須通過加大壓料力的方式調(diào)整。應(yīng)用的彈簧壓料可以是通過加彈簧的方式進(jìn)行，同樣地，上氣墊壓料同樣可以達(dá)到加大氣墊力的目標(biāo)，因此可以綜合材料應(yīng)用合適的處理措施，最大程度提高其工作質(zhì)量。若壓料加大后其仍然存在變形問題，則需要調(diào)整模具制造工藝和磨損程度，結(jié)合補(bǔ)焊壓料板的方式降低此類問題對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生的影響，為后續(xù)開展其他工作提供良好的基礎(chǔ)。

3.2 拉毛維修技術(shù)

通常情況下刀口崩刃拉毛問題都是同時(shí)出現(xiàn)的，尤其是在成型、拉延環(huán)節(jié)和后續(xù)翻邊環(huán)節(jié)中，其嚴(yán)重影響了后續(xù)各項(xiàng)工作的開展。維修技術(shù)人員可以根據(jù)制件出現(xiàn)拉毛問題的位置找到相對(duì)應(yīng)的模具出現(xiàn)拉毛問題的位置，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行修復(fù)。發(fā)揮油石的作用推順模具，統(tǒng)一圓角大小，之后再應(yīng)用細(xì)砂紙拋光等，通過這些措施提高汽車模具和制件的質(zhì)量[5]。

3.3 刀口崩刃問題維修技術(shù)

刀口崩刃是模具生產(chǎn)過程經(jīng)常出現(xiàn)的生產(chǎn)性問題，對(duì)生產(chǎn)效率及零件質(zhì)量影響極為突出，因此無法忽略其在工作中產(chǎn)生的影響，這就需要工作人員發(fā)現(xiàn)此類問題時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)修邊模時(shí)一旦在廢料排放空間、多塊廢料的排放順序上考慮不足，很容易導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)廢料堆積故障，直接影響后續(xù)的修邊工作。在生產(chǎn)過程一旦出現(xiàn)此類問題，輕則需要停機(jī)進(jìn)行人工清理通道，嚴(yán)重的則會(huì)導(dǎo)致廢料溢至模面，導(dǎo)致模具壓雙料，甚至模具壓裂現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量，而且還可能引發(fā)生產(chǎn)安全事故。所以，在線下模具點(diǎn)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)刀口崩刃問題，則可以通過打坡口的方式，用材質(zhì)匹配的焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，及時(shí)修復(fù)受損刃口，并檢查刃口硬度是否合理，以免脆性過大而經(jīng)常崩刃。

3.4 修邊和沖孔帶料問題維修技術(shù)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析得知，修邊掛料和沖孔帶料問題很容易受到卸料裝置和模具壓料影響，這是出現(xiàn)修邊以及沖孔帶料等問題的關(guān)鍵，非常容易引起制件質(zhì)量問題[6-7]。為了提高解決這一問題，維修工作人員必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，結(jié)合壓料補(bǔ)焊的方式調(diào)整模具，或采取一定的措施對(duì)模具刀塊和卸料板進(jìn)行調(diào)整，以提高模具工作質(zhì)量。

3.5 沖孔廢料堵塞問題維修技術(shù)

沖孔廢料堵塞是沖壓生產(chǎn)過程中比較容易出現(xiàn)的一類問題。為解決這一問題，必須對(duì)廢料道光滑程度進(jìn)行檢查，調(diào)整廢料排出通道結(jié)構(gòu)及排出方法。這不僅是避免出現(xiàn)沖孔廢料堵塞問題的關(guān)鍵，而且還能保證其光滑程度和兩面角度，保證廢料排出通暢。

3.6 毛刺問題維修技術(shù)

汽車沖壓模具維修中毛刺問題同樣屬于比較常見的問題。在具體的生產(chǎn)過程中模具刃口間間隙較大，這些間隙的存在并不利于開展毛刺除了工作，這就導(dǎo)致毛刺相對(duì)較大。為了達(dá)到提高工作質(zhì)量的目標(biāo)，生產(chǎn)者應(yīng)以毛刺大小為基礎(chǔ)開展相關(guān)工作。若需要除了的間隙相對(duì)較大，則可以發(fā)揮修整凹模的方式做好沖孔和修邊工作，且在落料時(shí)應(yīng)用修整凸模的方式。若間隙較小，則在修編沖孔和落料環(huán)節(jié)中應(yīng)用與上述間隙很大時(shí)相反的措施[8]。為了提高整體工作質(zhì)量，必須要在間隙小時(shí)調(diào)整其大小，避免在具除了零件尺寸時(shí)存在不必要更換的問題。

4 結(jié)束語

結(jié)合上述研究可知，汽車制造行業(yè)中汽車沖壓模具制造發(fā)揮不可替代的作用，模具生產(chǎn)和設(shè)計(jì)時(shí)需要高度重視模具的維護(hù)和后續(xù)維修工作。近年來我國汽車沖壓模具設(shè)計(jì)、制造以及維護(hù)水平在得到了很大的提升，但仍然存在諸多問題，比如國內(nèi)模具設(shè)計(jì)的工藝性具有較高的隨意性，有時(shí)過分注重模具布置而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝合理性被忽略。此外，我國沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度還有待提高，維修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)程也有待完善，而這些問題都是需要我們重點(diǎn)研究的。在本文中，筆者就汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造和維修等方面的問題進(jìn)行研究，為相關(guān)工作人員開展工作提供借鑒。

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