新材料在模具設(shè)計(jì)及汽車制造工藝中運(yùn)用

牛勤麗

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車的模具設(shè)計(jì)與制造工藝的應(yīng)用逐漸受到人們的重視。如何在汽車制造工藝以及模具設(shè)計(jì)中進(jìn)行新材料的應(yīng)用儼然成為各個(gè)汽車制造企業(yè)的主要課題。基于此，文章針對(duì)新材料在磨具設(shè)計(jì)及其汽車制造工藝中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究。關(guān)鍵詞：汽車制造工藝;新材料;模具設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）01-173-03

Abstract： With the development of The Times， the application of automobile mold design and manufacturing process is gradually paid attention to. How to apply the new materials in the automobile manufacturing process and mold design has become the main subject of each automobile manufacturing enterprise. Based on this， this paper analyzes and studies the application of new materials in abrasive tool design and automobile manufacturing process.Keywords： Automobile manufacturing process; New materials; Mold designCLC NO.： U466? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）01-173-03

前言

基于我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車制造工藝與模具設(shè)計(jì)中材料的應(yīng)用有著更為嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)。而傳統(tǒng)材料的應(yīng)用已經(jīng)無法適用于現(xiàn)代化汽車制造中，無法達(dá)到預(yù)期的汽車制造要求。因此，需要側(cè)重對(duì)新材料的應(yīng)用，并結(jié)合對(duì)現(xiàn)階段汽車制造工藝及其模具設(shè)計(jì)工作的開展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽車制造工藝與模具設(shè)計(jì)效果的提升。

1 汽車材料發(fā)展趨勢及其新材料闡述

1.1 新材料分析

新材料是指現(xiàn)階段所研發(fā)出的新型材料，相較于傳統(tǒng)材料，其應(yīng)用在性能、質(zhì)量方面都有著非常大的優(yōu)勢。新材料在現(xiàn)代化汽車制造中有效應(yīng)用，可以在滿足民眾對(duì)汽車質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車科技效果的提升。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究表明新材料行業(yè)發(fā)展勢頭較為迅猛，在總產(chǎn)值方面呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢，成為現(xiàn)階段我國行業(yè)發(fā)展的主要趨勢和方向[1]。針對(duì)新材料而言，可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的有效區(qū)分，例如按照新材料的性能、結(jié)構(gòu)、性能、用途進(jìn)行分類。而針對(duì)材料性能劃分而言，則主要分為功能材料與結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行分類。

1.2 新材料發(fā)展趨勢闡述

縱觀現(xiàn)階段我國汽車行業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸朝著環(huán)保、節(jié)能以及輕量化的方向發(fā)展。而要想在不斷創(chuàng)新的背景下滿足汽車行業(yè)的發(fā)展，就必須進(jìn)行傳統(tǒng)材料的創(chuàng)新和替代，對(duì)材料的性能和質(zhì)量進(jìn)行不斷提升[2]。在具體應(yīng)用過程中，通過對(duì)新材料的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣污染有效減少，并降低能源的消耗，進(jìn)而促進(jìn)我國汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而在現(xiàn)階段汽車行業(yè)發(fā)展過程中，有色金屬、復(fù)合材料等材料的使用量大幅度的提升，在當(dāng)前模具設(shè)計(jì)與汽車制造工藝中得到廣泛應(yīng)用。

2 新材料在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模具設(shè)計(jì)作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的影響。而縱觀現(xiàn)階段模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用，其中基礎(chǔ)模具的制造質(zhì)量直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的性能與質(zhì)量[3]。而在模具設(shè)計(jì)中進(jìn)行新材料的應(yīng)用，則為模具設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展提供保障。而針對(duì)模具設(shè)計(jì)的實(shí)際開展，其中需要涉及到諸多方面，例如模具材料的選擇以及模具設(shè)計(jì)工藝的選擇。通過在模具設(shè)計(jì)中進(jìn)行新材料的科學(xué)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的大幅度提升。

而相較于傳統(tǒng)材料，模具設(shè)計(jì)中新材料的應(yīng)用具有更好的性能和質(zhì)量表現(xiàn)。而在現(xiàn)階段模具設(shè)計(jì)中進(jìn)行新材料的應(yīng)用，主要包括普通鋼、環(huán)氧樹脂、invar鋼、鋁合金、鈦合金等。針對(duì)普通鋼材料的應(yīng)用，在具體應(yīng)用中具備力學(xué)性能突出、成本等優(yōu)勢，該材料主要適用與型面曲率較低模具中。針對(duì)invar鋼材料而言，在力學(xué)性能方面表現(xiàn)更為良好，優(yōu)勢相較于普通鋼更為明顯，并且invar鋼材料在成本、材料膨脹系數(shù)方面表現(xiàn)更為出色，所以該材料適用于各種復(fù)雜要求的模具中[4]。與此同時(shí)，模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用新材料，其中還涉及到對(duì)數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而在提升模具設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，保障模具設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。另外，新材料應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)中，還需依據(jù)具體情況進(jìn)模具表面的處理，并且新材料的應(yīng)用可以有效避免傳統(tǒng)材料在應(yīng)用過程中存在耐腐蝕性較差的問題。此外，新材料的運(yùn)用其中還包括相應(yīng)的特殊工藝，例如激光處理、化學(xué)處理、表面覆蓋工藝等，進(jìn)而在提升新材料模具表面光滑性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模具性能的替身，避免模具后期出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。

3 新材料在汽車制造工藝中的應(yīng)用

3.1 高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用

在汽車制造工藝中，高強(qiáng)度鋼板新材料的應(yīng)用所取得的效果非常顯著，相較于傳統(tǒng)普通鋼板，高強(qiáng)度鋼板材料的制作，主要基礎(chǔ)元素為低碳鋼，然后進(jìn)行相關(guān)微量元素的應(yīng)用，結(jié)合對(duì)相關(guān)精密、復(fù)雜工藝與工序，實(shí)現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)度鋼板的有效制作，在深拉延伸性、抗拉強(qiáng)度方面表現(xiàn)更為良好，也正因此，高強(qiáng)度鋼板在汽車制造工藝中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的輕量化與高質(zhì)量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身性能的改善[5]。而針對(duì)新型鋼板的具體應(yīng)用，現(xiàn)階段主要應(yīng)用類型包括烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙向鋼板等，而不同類型的鋼板，在實(shí)際應(yīng)用中都具備不同的優(yōu)勢與特點(diǎn)。針對(duì)含磷冷軋鋼板的應(yīng)用，主要包括汽車外板、頂蓋以及車門等位置的應(yīng)用較為常見，此類型鋼板在耐腐蝕性能以及強(qiáng)度方面表現(xiàn)較為良好。

3.2 泡沫合金板與蜂窩夾芯復(fù)合板的應(yīng)用

在現(xiàn)階段汽車制造過程中，泡沫合金板與蜂窩夾芯復(fù)合板的應(yīng)用較為常見，而在具體應(yīng)用過程中，夾芯材料的種類包含多種，具體包括鋁蜂窩以及玻璃布蜂等，而不同類型的蜂窩夾芯復(fù)合板有著不同的優(yōu)勢和特點(diǎn)，并且在汽車制造過程中都能發(fā)揮出自身最大化的作用。針對(duì)蜂窩夾芯復(fù)合板的應(yīng)用，主要源自于輕質(zhì)抗震隔熱等特點(diǎn)[6]。鋼板制作過程中以聚乙烯為芯的復(fù)合材料，可以在提高材料沖壓成型效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件重量的有效降低。而針對(duì)泡沫合金板的應(yīng)用，則在密度方面表現(xiàn)良好，并且材料的彈性特點(diǎn)突出，實(shí)現(xiàn)對(duì)外來壓力的有效承載。當(dāng)然，在具體應(yīng)用泡沫合金板過程中，其合金板類型分為多種，而針對(duì)不同類型合金板材料的應(yīng)用，則需依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不同材料的合理選擇[7]。

3.3 輕量化佚層鋼板的應(yīng)用

佚層鋼板的應(yīng)用，其性質(zhì)為復(fù)合型材料，在具體應(yīng)用過程中，相較于傳統(tǒng)材料，佚層鋼板的防震性能與隔熱性能表現(xiàn)較為良好，所以輕量化佚層鋼板被廣泛應(yīng)用到車身底板與發(fā)動(dòng)機(jī)罩等部件的制造生產(chǎn)之中。在具體汽車制造過程中，鎂合金的應(yīng)用具備較強(qiáng)的導(dǎo)熱性能以及密度，所以鎂合金汽車制造過程中常用于對(duì)車門的制造。通過新材料的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)車門重量的大幅度降低。另外，鎂合金常被用于方向盤以及前后擋板部件的制造[8]。針對(duì)鎂合金材料的具體應(yīng)用，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性、比強(qiáng)度較高，例如奧迪汽車，在具體制造過程中，就涉及到對(duì)鋁合金材料的應(yīng)用，在提高汽車整體性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)汽車制造的輕量化。此外，針對(duì)鎂合金的應(yīng)用，可以進(jìn)行回收利用，進(jìn)而最大化將新材料的作用和價(jià)值進(jìn)行發(fā)揮。

3.4 鋁合金材料

鋁合金作為現(xiàn)階段汽車制造工藝中常用新材料，在比剛度和比強(qiáng)度方面表現(xiàn)出色，并且還具備較強(qiáng)的抗腐蝕能力以及較小的密度。也正因此，現(xiàn)階段汽車制造已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用鋁合金新材料。以車型“奧迪 A8”為例，該車型在制造生產(chǎn)過程中，其中車身鈑金件的制造，主要制造材料為6000系列鋁合金，在穩(wěn)定性方面較為出色，并且合金濃度較高，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)鋼鑄件的有效替代，在降低車身整體重量的同時(shí)，提高車身的整體強(qiáng)度。而縱觀現(xiàn)階段新材料的應(yīng)用，催生出較多全新汽車制造工藝技術(shù)，例如“三明治式發(fā)泡鋁材技術(shù)”，是指基于新型三明治鋁材的發(fā)泡鋁材技術(shù)。針對(duì)新型三明治鋁材而言，主要結(jié)構(gòu)為三層，其中內(nèi)部中間層為發(fā)泡鋁材質(zhì)，而內(nèi)部兩層則是鋁板或者是鋼板。針對(duì)其制造工藝而言，包括以下步驟：1.將新型材料結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行板材半成品的制造;2.以模具為載體，將半成品放置其中采取加熱處理，以此促使板材半成品呈現(xiàn)出不斷膨脹的趨勢;3.最終形成汽車制造所需材料。制造工藝的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車整體重量的降低，并起到能量吸收的作用，??提供隔熱和隔音的保障，提高汽車整體耐高溫能力。

3.5 高性能磁性材料

我國汽車行業(yè)朝著混動(dòng)、電動(dòng)、智能化的方向不斷發(fā)展，這就促使高性能材料在現(xiàn)階段汽車制造行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，例如汽車的傳感器、電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)等部件中，都涉及到對(duì)高性能磁性材料的應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，高性能磁性材料的應(yīng)用具有較強(qiáng)的實(shí)用性，并促使汽車的部件系統(tǒng)變得更為輕量化，提升汽車部件的功率，并降低激磁損耗的現(xiàn)場產(chǎn)生，進(jìn)而大幅度提升汽車整體的性能。

4 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)階段汽車制造與模具設(shè)計(jì)中，針對(duì)傳統(tǒng)材料的應(yīng)用，已經(jīng)無法達(dá)到預(yù)期效果，并且無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。在此背景下，新材料應(yīng)勢而生，并被廣泛應(yīng)用到汽車制造工藝與模具設(shè)計(jì)中。雖然其中仍尚存些許問題，但是新材料的應(yīng)用價(jià)值與作用愈發(fā)凸顯。基于此，通過對(duì)新材料的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，進(jìn)而提高當(dāng)前我國汽車制造質(zhì)量和效果，大幅度提升汽車性能與質(zhì)量，促進(jìn)我國汽車制造企業(yè)的可持

續(xù)發(fā)展。

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