新材料在模具設(shè)計和汽車制造工藝中的應(yīng)用探討

陳增賀 馬勇 魏訓(xùn)青

摘要：在傳統(tǒng)的汽車制造過程中，其性能方面存在著非常明顯的短板，這種問題會給汽車的整體制造帶來非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。為此，開發(fā)新材料也成為當(dāng)前我國社會發(fā)展中的一個全新趨勢。甚至可以說是大勢所需，在模具設(shè)計以及汽車制造工藝上需要引進(jìn)全新的材料，通過正確的方式提升模具制作的整體水平。同時增強汽車工藝的整體制造效果，完全滿足汽車制造工藝的相關(guān)需求。

Abstract： In the traditional automobile manufacturing process， there are very obvious shortcomings in its performance， this problem will bring a very serious negative impact on the overall manufacturing of cars. Therefore， the development of new materials has become a new trend in China's social development. It can even be said that the general trend is needed， in the mold design and automobile manufacturing process need to attract new materials， through the right way to improve the overall level of mold production. At the same time， enhance the overall manufacturing effect of automobile technology， fully meet the relevant requirements of automobile manufacturing technology.

關(guān)鍵詞：新材料;模具設(shè)計;汽車制造工藝

Key words： new materials;mold design;automobile manufacturing process

中圖分類號：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0083-02

0? 引言

隨著時代的發(fā)展，有關(guān)模具設(shè)計以及汽車制造工藝逐步受到了人們的重視。如何在模具以及汽車制造工藝中發(fā)揮出材料所蘊含的獨特性質(zhì)、獨特意義成為了各個汽車制造企業(yè)的主要課題之一。為此，本文簡要分析了新材料在模具設(shè)計以及汽車制造工藝中的使用效果以及使用的整體質(zhì)量，滿足我國環(huán)境發(fā)展的相關(guān)需求。

1? 新材料的內(nèi)涵

1.1 新材料的內(nèi)涵

新材料是現(xiàn)階段我國科技所研發(fā)出的一系列全新材料，相比于傳統(tǒng)的材料而言，新材料無論是在環(huán)境保護(hù)、性能、質(zhì)量等方面都有著非常明顯的優(yōu)勢，新材料在現(xiàn)代化汽車制造過程中的應(yīng)用效果得到了顯著提升，能完全滿足民眾對模具和汽車質(zhì)量的應(yīng)用要求，讓汽車科技的效果突飛猛進(jìn)。根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，近幾年新材料行業(yè)的發(fā)展勢頭非常的迅猛，其整體的總產(chǎn)值呈現(xiàn)了不斷向上漲的趨勢，現(xiàn)階段新材料也成為我國其中汽車制造行業(yè)以及模具設(shè)計行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，可以根據(jù)新材料的性能、結(jié)構(gòu)以及用途不同對其進(jìn)行簡要的分類。在汽車制造行業(yè)中所使用的新材料需要向著環(huán)保、節(jié)能以及輕量化的方向發(fā)展，而在模具設(shè)計的過程中，新材料的性能則需要降低成本，并且能夠確保模具設(shè)計的精準(zhǔn)性。

1.2 汽車材料的使用方向

隨著時代不斷向前發(fā)展，汽車行業(yè)的發(fā)展速度可謂稱之為迅猛，人們對于汽車的各種不同性能也有了全新的要求，其目的不僅僅是為了讓汽車在使用時更加方便于人們的日常出行，同時也能夠滿足我國對于環(huán)境保護(hù)性、資源節(jié)約型社會建設(shè)的需求。為了滿足汽車未來的發(fā)展趨勢，需要從以下三個不同的方面入手，分別是汽車走向輕量化、節(jié)能化以及環(huán)保化，針對汽車輕量化的要求則需要在材料上作出改變。傳統(tǒng)的材料所制作出的汽車其自身的重量相對較高，無法滿足輕量化的需求，然而在新型材料的使用過程中，由于其改變了汽車的材料性能，能夠有效地減少能源消耗和汽車尾氣的排放污染，提高了汽車技術(shù)的全方位使用。為此，在輕量化這一特點上，應(yīng)明確汽車材料的未來發(fā)展方向是鋼材材料使用率不斷降低，轉(zhuǎn)而使用全新的新型材料。比如說有色金屬、復(fù)合材料等其用料會逐步提升，新材料能夠逐漸取代傳統(tǒng)材料，并且將其應(yīng)用在模具設(shè)計以及汽車制造的過程中。

2? 新材料在模具設(shè)計中的應(yīng)用

模具產(chǎn)業(yè)是我國工業(yè)發(fā)展中各行各業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，從目前中國經(jīng)濟發(fā)展的實際狀態(tài)考慮，工業(yè)產(chǎn)品的使用質(zhì)量與模具制作的水平有著十分密切的關(guān)系，新材料的出現(xiàn)改變傳統(tǒng)材料使用效果不佳等一系列的負(fù)面問題，同時也為我國的模具設(shè)計發(fā)展找到了全新的設(shè)計方向。在整體模具設(shè)計的過程中，一定要考慮到其中所涉及到的因素有哪些，確保模具設(shè)計的效果、質(zhì)量。例如在材料的選取以及制造工藝的選擇上，模具設(shè)計的質(zhì)量和材料的關(guān)系十分的密切，想要提高模具設(shè)計的整體效果。首先，選擇的就是質(zhì)量更為優(yōu)異的材料，該材料不會對環(huán)境帶來負(fù)面影響，使用的過程中更加的耐磨，使用壽命增加。這也是新型材料相比于傳統(tǒng)材料而言所具有的獨特優(yōu)勢，由于其靈活性和耐腐蝕性。讓越來越多的人開始選擇利用新材料制作模具。在整個模具設(shè)計和使用的過程中，新材料的組成分為不同的種類，常見的有普通鋼以環(huán)氧樹脂以及鋁合金、鈦合金等不同的材料，其自身的性能特點又有著非常大的區(qū)別，比如普通鋼的特點是力學(xué)性能尤為突出，成本相對較低，在進(jìn)行模具制作的過程中非常適合用作面取率相對較小的模具。不僅如此，新材料在模具設(shè)計的過程中，多數(shù)情況下都是選擇數(shù)控加工技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)可以提高模具生產(chǎn)時的精準(zhǔn)度以及生產(chǎn)效率，原本的加工技術(shù)中難以在精準(zhǔn)度上與數(shù)控技術(shù)相比。為此，利用新材料以及數(shù)控加工技術(shù)能夠?qū)Ρ∧つ＞叩谋砻孢M(jìn)一步的進(jìn)行處理，提高了模具的耐腐蝕性，特別是與傳統(tǒng)的材料制作模具相比較而言，其抗腐蝕性效果更好，能夠彌補傳統(tǒng)材料中存在的一系列不足。不僅如此，還可以對模具表面進(jìn)行激光和化學(xué)處理，表面覆蓋工藝能夠確保模具本身的光滑度得到提升，模具的抗腐蝕效果增加，模具出現(xiàn)變形的情況會逐步減少。

3? 新材料在汽車制造工藝中的應(yīng)用

材料的應(yīng)用效果對于模具的設(shè)計水平而言有著非常直接的影響，在傳統(tǒng)的模具設(shè)計中，其所采用的都是傳統(tǒng)的材料，無論是材料的工藝性還是經(jīng)濟性都無法得到有效的保障，而新材料的開發(fā)和應(yīng)用則為模具的設(shè)計和創(chuàng)新帶來了全新的發(fā)展契機。汽車制造業(yè)同樣如此，汽車制造的效果取決于工藝水平以及汽車本身的性能、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，其中有著非常密切的關(guān)系，對于材料的運用也可以說是嚴(yán)苛。

3.1 高強度鋼板在汽車制造中的應(yīng)用

新型材料在汽車制造中的應(yīng)用時，主要考慮到不同的新型材料應(yīng)用模式以及應(yīng)用的內(nèi)涵有著非常明顯的區(qū)別。高強度的鋼板與傳統(tǒng)的鋼板相比而言，基鋼板是在低碳鋼的基礎(chǔ)之上適當(dāng)?shù)厝谌肓艘恍┪⒘吭兀滦偷母邚姸蠕摪迨峭ㄟ^非常復(fù)雜的工序組成的，具有較好的抗拉能力以及深拉延性能，是車身輕量化最為重要的材料組成工具，能夠極大限度地減輕車身的重量，并且改善車身的性能。新型鋼板具有非常多不同的類型，其中最明顯的就是低合金高強度鋼板，其中含有含磷冷軋鋼板，以及冷軋雙向鋼板和烘烤硬化冷軋鋼板，不同的新型鋼板都有其獨有的優(yōu)勢。在當(dāng)前的汽車制造的過程中，能夠應(yīng)用在汽車的外板、頂蓋和撐車門等不同的地方，多數(shù)情況下所選擇的是含磷冷軋鋼板，這是由于該鋼板具有較高的強度以及腐蝕性，同時點焊性能要求較高，在車身零件制作的過程中，多數(shù)情況下會選擇冷軋雙向鋼板。特別是一些形狀小、復(fù)雜并且對強度要求較高的零件而言。

3.2 輕量化迭層鋼板的應(yīng)用

輕量化迭層鋼板本身屬于復(fù)合材料，與傳統(tǒng)的材料相比較而言，迭層鋼板有非常良好的隔熱性能以及防震功能。現(xiàn)階段輕量化迭層鋼板主要被應(yīng)用在發(fā)動機的機罩以及車身的底板等不同的部件，鎂合金自身密度較小的，具有非常良好的導(dǎo)熱性能，特別適合在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。鎂合金在車身的應(yīng)用較多，比如說車門采用鎂合金材料進(jìn)行制造，能夠直接降低車門的重量。在前后擋板以及方向盤中也有相關(guān)的應(yīng)用，有各自的優(yōu)勢。比如說其具有強度高以及熱穩(wěn)定性好等一系列的特點，在奧迪a2中就采用了鋁合金材料，整體的車身重量降低，能夠達(dá)到優(yōu)化車身輕量的效果?，F(xiàn)階段之所以大量地使用鋁合金，還是由于鋁合金可以實現(xiàn)回收利用，能有效地避免不必要的資源浪費，完全滿足資源在使用時的相關(guān)需求。

3.3 蜂窩夾芯復(fù)合板和泡沫合金板的應(yīng)用

新材料在模具設(shè)計和汽車制造工藝的使用過程中，蜂窩夾芯復(fù)合板也同樣成為常見的材料之一，利用夾芯材料的不同可以對蜂窩夾芯復(fù)合板進(jìn)行簡單的劃分，常見的蜂窩夾芯復(fù)合板包括了幾種不同的材料，其中有鋁蜂窩、布蜂窩以及玻璃蜂窩，這些不同的材料，相比于傳統(tǒng)的材料而言都有著非常明顯的優(yōu)勢。在汽車制造工藝上發(fā)揮著獨特的作用，由于蜂窩夾芯復(fù)合板本身具有抗震、隔熱等一系列的突出特點，直接減輕了零件在制作時的整體制作時的重量，做到了沖壓成型，提高制作效率。除此之外，泡沫合金板的密度彈性相比于傳統(tǒng)材料而言，在面對外界的沖擊時其變形相對較小，能夠廣泛的被應(yīng)用在汽車制造中，其使用效果更佳。泡沫鋁合金板在使用時則可以根據(jù)汽車制造過程中的需求不同，進(jìn)而達(dá)到提高制作效果的目的。

3.4 鋁合金材料

在現(xiàn)階段的汽車制造工藝中，新材料鋁合金也是常見的一種，在強度和剛度方面上進(jìn)行分析，鋁合金材料比起傳統(tǒng)的材料而言表現(xiàn)的更加出色，同時鋁合金具有抗腐蝕能力強、密度較小等特點。現(xiàn)階段很多汽車在制造中已經(jīng)廣泛的選擇使用鋁合金材料。本文在分析鋁合金材料應(yīng)用在汽車制造工藝中，主要是以奧迪a8這一種車型為例。該車型在制造生產(chǎn)的過程中，車身的主要材料為6000系列鋁合金，不僅穩(wěn)定性非常突出，其合金濃度也較高，能夠有效地替代傳統(tǒng)材料中的鋼鑄件，既降低了車身的整體重量，也提高了車身在使用時的強度，滿足現(xiàn)階段人們對于汽車的使用要求，對現(xiàn)階段所有的新材料進(jìn)行分析，能發(fā)現(xiàn)之所以出現(xiàn)了越來越多新的汽車制造工藝技術(shù)材料，其使用的頻率更高、材料的內(nèi)容也豐富，最顯著的原因是人們對環(huán)境的保護(hù)重視程度在提高，對資源的利用率也在不斷提高。比如說常見的三明治發(fā)泡鋁材技術(shù)，該技術(shù)材料就是新型的鋁材材料，主要結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)部中間的就是發(fā)泡鋁材質(zhì)，而內(nèi)部的另外兩層則是鋁板或者是鋼板。在整個制造工藝的過程中，該新型材料能夠進(jìn)行板材的半成品制造，模具作為載體半成品放入其中進(jìn)行加熱處理時，加熱的效果更好，會呈現(xiàn)一種不斷膨脹的趨勢，最終形成汽車在制造時所需要的材料，降低了汽車的重量，提高能量的吸收效果。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新科技的出現(xiàn)也使得原本的材料逐步被淘汰，有越來越多的人開始追求和崇尚全新的材料，主要原因是全新的材料能夠?qū)Νh(huán)境的發(fā)展帶來積極影響，同時也能夠改變以往我國由于材料而給環(huán)境帶來負(fù)面影響。新材料，在模具設(shè)計方面以及汽車制造上的應(yīng)用都尤為重要，其直接關(guān)乎著我國整體的經(jīng)濟發(fā)展。為此，無論是在模具設(shè)計或者是在汽車制造工藝中都需要充分地發(fā)揮出新材料本身所具有的優(yōu)勢，不斷的融入高新技術(shù)元素，既能夠提高模板的使用質(zhì)量以及汽車的整體性能，也能滿足大眾對于汽車和模具的多種需求，提高我國經(jīng)濟發(fā)展的整體競爭力。

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