汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造與維修技術(shù)

◎文/張揚(yáng)明（安徽安凱汽車股份有限公司）

汽車制造業(yè)在我國加速發(fā)展，如今已成為我國重工業(yè)領(lǐng)域極為重要的一部分，在技術(shù)水平方面也在不斷進(jìn)步。而對于汽車制造行業(yè)中重要一環(huán)的汽車沖壓模具技術(shù)，我國生產(chǎn)、制造水平雖然已經(jīng)處于世界先進(jìn)，但在設(shè)計(jì)工藝方面卻還存在不少問題。汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，對現(xiàn)代汽車沖壓技術(shù)的發(fā)展意義重大，對其技術(shù)工藝進(jìn)行分析研究十分必要。

一、汽車沖壓模具概述

汽車沖壓模具是現(xiàn)代汽車工業(yè)中一種必要的加工方法，一般指在冷沖壓加工中，將非金屬材料加工成汽車零件的工藝設(shè)備。利用沖壓模具制造的車身零件具備自重輕、強(qiáng)度高、硬度大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在汽車制造業(yè)中可以實(shí)現(xiàn)批量化、自動化生產(chǎn)。

目前，沖壓模具設(shè)計(jì)制造側(cè)重于覆蓋模具和多功能精沖模具的設(shè)計(jì)研發(fā)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造智能化、集成化，對推動沖壓模具的研制發(fā)展意義重大。

二、汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造

在汽車制造中，汽車的質(zhì)量是首要滿足的因素，在對沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的過程中，要根據(jù)其對于汽車車身零件的技術(shù)工藝、生產(chǎn)條件的適應(yīng)情況，關(guān)注制造時(shí)所采用的設(shè)備，制造完成后的運(yùn)輸、銷售、安裝以及使用過程中的操作方式等。

1.沖壓模具的成本

沖壓模具的設(shè)計(jì)制造要考慮到成本及汽車的銷售價(jià)格，使其保持在一個(gè)合理范圍之內(nèi)，控制好成本對提升產(chǎn)品的市場競爭力非常重要。

2.沖壓模具的使用材料

在選擇沖壓模具的制造材料時(shí)，要充分考慮模具的生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)條件是否與材料的強(qiáng)韌性相適應(yīng)，選擇最合適的材料。確定所用材料后，要對材料進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保模具材料所含的化學(xué)成分符合相關(guān)管理規(guī)定。此外，還要對客戶簽署的供貨協(xié)議要求進(jìn)行檢查，確認(rèn)所選材料滿足客戶要求。之后便可對材料進(jìn)行加工，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以使用超聲波探訪技術(shù)進(jìn)行檢查，確保每件產(chǎn)品都沒有明顯的冶金缺陷，保證產(chǎn)品批量生產(chǎn)的合格率。

3.沖壓模具制造的工藝性

沖壓模具的制造工藝決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。在制造中要不斷提高技術(shù)工藝水平，通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)工藝，對工藝的優(yōu)化和合理性進(jìn)行分析，進(jìn)一步提高工藝水平。

4.沖壓模具的實(shí)用性

對汽車沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮到其所具備的實(shí)用性，一方面要保證產(chǎn)品滿足客戶需求，另一方面要便于開展后期的維護(hù)工作，其局部零件要具備可更換性。我國在設(shè)計(jì)汽車沖壓模具方面往往看重制造工藝的簡化、生產(chǎn)程序的簡單，而忽略了汽車沖壓模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度。標(biāo)準(zhǔn)化程度較低造成后期發(fā)生問題時(shí)維修、維護(hù)工作都比較困難。對于更換頻率較高的零件要設(shè)計(jì)較高的標(biāo)準(zhǔn)，這樣供貨和購貨都比較方便，便于模具零件更換。

5.汽車沖壓模具的質(zhì)量

汽車沖壓模具的質(zhì)量對汽車制造質(zhì)量有很大影響，沖壓模具質(zhì)量好，汽車的質(zhì)量才能得到保證，才能在國際市場上具有較強(qiáng)的競爭力。

三、汽車沖壓模具的數(shù)字化開發(fā)流程

汽車沖壓模具的數(shù)字化開發(fā)是基于模具實(shí)物以及相關(guān)數(shù)字化模型進(jìn)行的，具備直觀、快捷的特點(diǎn)，三維模型可以轉(zhuǎn)化為二維的工程圖紙，使用起來比較方便。運(yùn)用這種技術(shù)可以對工件的可成形工藝性進(jìn)行分析、缺陷預(yù)測、成形參數(shù)優(yōu)化等，對降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品開發(fā)效率等具有積極意義。

其開發(fā)流程大致如下：首先，采用測量設(shè)備對零件的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，得到零件的可成形信息，并獲取模具型面的三維信息；其次，要根據(jù)零件的工序特點(diǎn)建立起數(shù)模，生產(chǎn)圖表、曲線、成形數(shù)據(jù)后再對其成形缺陷進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生缺陷的原因；然后，根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計(jì)進(jìn)行合理修改，并對產(chǎn)品的工序數(shù)模進(jìn)行優(yōu)化；最后，將處理完畢的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行三維曲面的重構(gòu)、監(jiān)理三維實(shí)體模型，最終完成模具三維數(shù)字化模型。這套開發(fā)流程基于的是從實(shí)物到圖紙的思想，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)、人工智能等理論，并與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，保證了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)階段到制造階段具有一致性。

四、汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造新技術(shù)分析

1.CAE沖壓仿真分析技術(shù)的運(yùn)用

沖壓工藝是汽車模具設(shè)計(jì)制造中的核心技術(shù)，包括工序設(shè)計(jì)、成形型面設(shè)計(jì)、修沖刃口設(shè)計(jì)等，決定著模具的設(shè)計(jì)制造水平。我國的沖壓工藝目前相對落后。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法在面對模具調(diào)試中的拉延開裂、起皺、變薄等問題時(shí)，解決效果不理想；而通過CAE技術(shù)可以對處于沖壓工藝設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)完成的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行成形分析，找出成形中可能出現(xiàn)的問題，通過反復(fù)工藝補(bǔ)正和問題分析，解決存在的問題。將傳統(tǒng)工藝與CAE技術(shù)相結(jié)合，可以縮短模具的調(diào)試周期，有效提高模具的質(zhì)量。

2.車身覆蓋件的SE工藝分析技術(shù)

車身覆蓋件的SE工藝分析技術(shù)，可以在進(jìn)行零件工藝性分析的同時(shí)，對模具的工藝設(shè)計(jì)與成形進(jìn)行分析，并對其提出改進(jìn)意見。利用該技術(shù)既可節(jié)省車身沖壓件模具的設(shè)計(jì)時(shí)間，也可減少工藝缺陷，提高工藝質(zhì)量。工藝性差需進(jìn)行后期設(shè)計(jì)變更，增加設(shè)計(jì)制造中的設(shè)計(jì)變更難度。因此，在前期做好分析工作，可以減少后期變更量，提高零件工藝性、降低變更費(fèi)用成本，縮短模具調(diào)試時(shí)間，同時(shí)在提高模具質(zhì)量方面也能發(fā)揮良好的效果。

3.PLM產(chǎn)品周期管理技術(shù)應(yīng)用

PLM技術(shù)可以對所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)進(jìn)行管理，在汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造中為CAE提供數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維化設(shè)計(jì)，使模具結(jié)構(gòu)更加直觀、詳細(xì)，確保模具設(shè)計(jì)的合理性。

五、汽車沖壓模具的維修

汽車沖壓模具生產(chǎn)周期長、制造成本高、制造環(huán)境惡劣，因此生產(chǎn)過程比較復(fù)雜。在使用過程中，由于撞擊、摩擦、熱變等沖擊，汽車沖壓模具的工作部位、契合部位或者滑動位置會受到損壞，降低模具的性能，從而影響汽車的整體使用質(zhì)量。因此，在使用過程中要做好沖壓模具的維護(hù)工作，定期對模具進(jìn)行檢查，對存在的問題及時(shí)進(jìn)行處理，保證模具的使用質(zhì)量，提高使用精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低維修成本，確保使用的安全性。通常對沖壓模具的維修包括四方面的內(nèi)容，即模具的技術(shù)資料保管、技術(shù)狀態(tài)鑒定、保管及保養(yǎng)方法、易損零件預(yù)留備品。

六、結(jié)語

汽車制造業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)，在全球化的背景下，提升我國汽車制造質(zhì)量是提升產(chǎn)業(yè)競爭力的重要任務(wù)。其中，汽車沖壓模具設(shè)計(jì)制造的工藝水平提升，不僅要總結(jié)國際上的先進(jìn)工藝經(jīng)驗(yàn)，還要積極研發(fā)新技術(shù)。此外，要重視對汽車沖壓模具的維修工作，保證其使用壽命和質(zhì)量。