汽車覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

蒙光華

摘要：隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和汽車制造水平的提高，汽車覆蓋件沖壓模具在汽車制造中的作用越來越大，其設(shè)計(jì)水平也越來越高。模具質(zhì)量和制造成本將直接影響到生產(chǎn)成本和整車質(zhì)量水平。能源消費(fèi)和能源市場(chǎng)價(jià)格逐年上漲，從鋼材價(jià)格和模具制造成本的角度，如何有效控制模具制造成本已成為一個(gè)重要課題。新材料和設(shè)備的應(yīng)用也將對(duì)模具的生產(chǎn)產(chǎn)生影響。因此，對(duì)復(fù)雜汽車零件的沖壓模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件;沖壓模具;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1、汽車覆蓋件沖壓模具概述

汽車覆蓋件沖壓模具主要從汽車覆蓋件和沖壓模具兩個(gè)方面進(jìn)行分析。簡(jiǎn)言之，汽車覆蓋件是覆蓋整個(gè)車身的一部分，也是內(nèi)飾的一部分。就像發(fā)動(dòng)機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，也就是汽車的引擎蓋，還有底盤上的底板。它的設(shè)計(jì)一方面是為了美化汽車，裝飾汽車，使它看起來更漂亮。另一方面，汽車外殼設(shè)計(jì)用于保護(hù)車輛的某些重要部件。在發(fā)生交通事故或外力沖擊車輛時(shí)，作為外力的保護(hù)裝置。而沖壓模具是汽車覆蓋件的專用模具，汽車覆蓋件的原材料是鈑金加工板。沖壓模具的質(zhì)量直接影響汽車覆蓋件的質(zhì)量。先進(jìn)的沖壓技術(shù)保證了汽車覆蓋件的質(zhì)量和使用壽命。

2、汽車覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)狀

近年來，復(fù)雜覆蓋件模具的開發(fā)取得了一定的進(jìn)展，其中大部分實(shí)現(xiàn)了三維DL圖的設(shè)計(jì)。模具結(jié)構(gòu)包括三維實(shí)體設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)干涉仿真、模具設(shè)計(jì)等。在模具制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了三維FMC加工，一次加工全程序化，二次加工自動(dòng)化。模具淬火包括中頻淬火和火焰淬火，甚至一些企業(yè)淬火采用激光淬火和表面精加工。模具在制造過程中，一些零件難以裝配，導(dǎo)致模具制造周期加長。

3、汽車覆蓋件沖壓模具的特點(diǎn)

3.1汽車覆蓋件沖壓模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

目前，汽車覆蓋件沖壓模具是決定模具性能的重要因素之一，正確認(rèn)識(shí)其設(shè)計(jì)特點(diǎn)非常重要。

首先，汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)尺寸非常重要。沖壓模作為汽車制造設(shè)備，由于汽車覆蓋件沖壓模上下模的位置關(guān)系，其結(jié)構(gòu)尺寸較大。模具的制造定位、結(jié)構(gòu)安裝、運(yùn)輸?shù)榷夹枰^大的結(jié)構(gòu)尺寸。

其次，汽車覆蓋件沖模的材料要求低于普通汽車沖模。汽車沖壓模具的工件一般采用工具鋼，然而，汽車覆蓋件沖壓模的某些零件只需要強(qiáng)度較高的鑄鐵。因此，汽車覆蓋件沖壓模的設(shè)計(jì)對(duì)材料的要求較低。

最后，汽車覆蓋件沖壓模的標(biāo)準(zhǔn)化程度略低于其他汽車沖壓模，但汽車沖壓模的設(shè)計(jì)通常需要大量高質(zhì)量的零件，而汽車覆蓋件沖壓模具的高質(zhì)量零件數(shù)量相對(duì)較少。

3.2汽車覆蓋件沖壓模具的制造特點(diǎn)

近年來，汽車沖壓模具的制造越來越受到汽車行業(yè)的重視。目前，汽車覆蓋件沖壓模具的制造特點(diǎn)分為四個(gè)方面。

首先，在汽車覆蓋件沖壓模具的生產(chǎn)準(zhǔn)備中，沖壓件和基礎(chǔ)件是整體鑄造的，因此沖壓件和毛坯是生產(chǎn)準(zhǔn)備的關(guān)鍵。毛坯的選擇已成為汽車覆蓋件沖壓模具制造的關(guān)鍵。

其次，由于汽車覆蓋件沖壓模具尺寸較大，需要選擇大型加工制造設(shè)備，如多軸數(shù)控銑床、龍門銑床等。為實(shí)現(xiàn)汽車覆蓋件沖壓模具的順利有效調(diào)試，還需要選擇大型模具試驗(yàn)機(jī)。

最后，在汽車覆蓋件沖壓模具制造過程中，模具表面的加工是制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常采用三維曲面組合的形式，其加工精度難以控制，因此提高曲面加工精度已成為提高模具精度的關(guān)鍵。在汽車沖壓模具的制造過程中，沖壓模具的裝配與調(diào)試已成為制造過程的重要組成部分。縮短模具的裝配調(diào)試周期越來越重要。

4、汽車覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化

傳統(tǒng)的沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向過于注重安全因素，而忽視了對(duì)模具結(jié)構(gòu)的研究。在實(shí)際沖壓工作中對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。在汽車沖壓模具的使用過程中，特別是汽車覆蓋件沖壓模具體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生小變形和模具磨損。目前，模具結(jié)構(gòu)分析比較困難，有限元模型的精度和規(guī)模難以平衡。在沖壓過程中，變形材料與模具的接觸更為復(fù)雜。由于沖壓模具成本高、測(cè)試時(shí)間長。目前還沒有可行的表面測(cè)試方法。因此，在覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析中，應(yīng)力和變形與新材料和新工藝密切相關(guān)。通過計(jì)算各個(gè)階段的沖壓載荷，通過對(duì)沖壓件的三維仿真、有限元分析和數(shù)值模擬，了解沖壓件在整個(gè)沖壓過程中的應(yīng)力和變形情況，形成各種形狀。利用通用超級(jí)網(wǎng)格預(yù)處理軟件編制了沖壓模擬程序。模擬在非沖壓過程中的加載壓力，并對(duì)有限元進(jìn)行分析和求解?？梢阅M模具的變形和應(yīng)力特性，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)模具進(jìn)行變形處理。優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，改進(jìn)覆蓋件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5、汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

5.1汽車覆蓋件沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)優(yōu)化

目前，我國標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)技術(shù)正朝著全方位發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平正在迅速提高。標(biāo)準(zhǔn)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提高其性能，有利于模具標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)使用，有效降低生產(chǎn)成本。因此，必須重視標(biāo)準(zhǔn)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。圍繞汽車覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，各部門應(yīng)明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分析和完善以往的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)性能優(yōu)良的新型模具結(jié)構(gòu)。低成本、高質(zhì)量能有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

5.2汽車覆蓋件沖壓模具參數(shù)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

近年來，汽車沖壓系統(tǒng)逐漸朝著總體規(guī)劃的方向發(fā)展，包括裝配模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫、零件參數(shù)數(shù)據(jù)庫和模型管理數(shù)據(jù)庫。在模具裝配模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)實(shí)際情況靈活地修改參數(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)師可以通過將參數(shù)與UG技術(shù)相結(jié)合來自動(dòng)更新參數(shù)。在模具裝配設(shè)計(jì)中，所有相關(guān)零件都是模具裝配的重要組成部分，這些零件及相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)往往是自上而下進(jìn)行的。沖壓件的設(shè)計(jì)應(yīng)協(xié)調(diào)、完整，以確保沖壓件的有效性。

6、結(jié)束語

在過去幾年中，中國許多汽車企業(yè)都在努力縮短新車型的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。設(shè)計(jì)的質(zhì)量和成本對(duì)汽車的生產(chǎn)和發(fā)展有著重要的影響。尤其是覆蓋件模具成本控制尤為重要，其中覆蓋件模具是汽車模具的重要組成部分。隨著能源和鋼材價(jià)格的不斷上漲，為了進(jìn)一步降低模具制造成本，對(duì)沖壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]典型汽車覆蓋件工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)方法研究[J].宗可明.佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2018（10）

[2]石喜懷，王亮，郝士鑫，等汽車覆蓋件沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]城市建設(shè)理論研究：電子版，2019（15）：2061-2061

[3]卓芳大型汽車覆蓋件成形參數(shù)優(yōu)化及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]重慶：重慶大學(xué)，2018

[4]傅旻，孔垂有，張勇，等汽車覆蓋件成形中拉延筋的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J]機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2018（2）：239-242

[5]成艾國，蔣風(fēng)光，汲彥軍，等汽車覆蓋件抗凹性實(shí)驗(yàn)評(píng)估及測(cè)量裝置設(shè)計(jì)[J]汽車工程，2017，38（11）：1402-1406