汽車模具結構與設計中的常見問題及對策研究

陳武彬

摘 要：汽車已成為當前社會大眾生產生活的重要消費品之一，汽車廠商十分重視加強對市場的管控和維護，因此不斷開發新的汽車產品以便于搶占市場擴大規模。模具是汽車車身開發的重要基礎，模具結構設計周期長短與質量優劣將影響到車身的整體表現，從而會沖擊到汽車在行業中的競爭力。在工作實踐中不難發現，影響汽車車身模具結構設計周期和模具質量的內外部關鍵因素主要出現在模具開發的各個階段中，只要科學處理謹慎對待，就能得到積極改善。

關鍵詞：汽車模具 結構設計 問題 對策

1汽車沖壓模具的分類

汽車沖壓模具，即指構成汽車所有沖壓零件的模具總稱。這些汽車沖壓零件包括一般沖壓件、汽車覆蓋件及汽車梁架件等，在汽車加工制造中占據重要的地位。汽車沖壓模具根據不同特點可以分為不同類型。第1類，按照工藝性質可將汽車沖壓模具分為拉深模、彎曲模、沖裁模以及成形模4類。第2類，按照工序組合可將汽車沖壓模具分為級進模、單工序模以及復合膜3類。第3類，按照加工方法可將汽車沖壓模具分為沖剪模具、彎曲模具、壓縮模具以及成形模具。

2汽車覆蓋件沖壓模具的結構設計問題

2.1模具結構設計的概念較為復雜

汽車覆蓋件模具結構設計工作可按其中不同工序零件的區別細化出沖裁模、拉伸模、修邊模等，不同的細化部分同時還可能擁有多個不同的對象子類，其可以構成一個相對完整且統一的結構設計系統。汽車覆蓋件模具的結構設計往往攜帶有自我復制、多元基層的特征，因此能夠從其中一個設計結構分解出不同的父類結構，并完全繼承和發揚父類特征。從上述概念可知汽車覆蓋件沖壓模具的結構設計所涉及的概念相對復雜和抽象，容易在具體的結構設計中產生諸多的不利影響，可能直接影響到生產效率與質量。

2.2模具結構設計的方法較為混亂

到目前為止，已知的汽車覆蓋件模具結構設計的方法已有很多，足夠形成一個相對充實和完整的專家數據庫。這也就意味著，在開展實體建模工作中，一旦提及對標準零件或組件的設計就會選用三維參數化建模方法，而若設計非標準的零件就無需以三維建模，而是直接選擇特征建模技術的方法即可。

2.3模具結構設計的工作較為抽象

設計工作很多是從先進概念出發的。然而汽車模具結構設計過程中，常常會忽略此環節，從而影響所需要處理的不同問題的效果，甚至在花費時間與其他投入后還難以解決問題。如在汽車車身凹模的結構設計中，完全可以對周圍其他部位的外觀和型面進行淡化設計，著重強調加強凹模的厚壁及圓角的結構設計。

2.4模具結構設計的細節較為隱蔽

在車身覆蓋件模具結構設計中，常常會涵蓋多個層次，而不同層次之間的關聯又幾乎是相對獨立的，往往不能夠有效形成內外信息的傳遞與共享，也就形成了設計的細節信息較為隱蔽的表現之一。細節信息隱蔽的過程，正是為了處理好其他對象所包含的可直接訪問的外部信息，并主動隱藏掉內部的諸多信息，這樣可有效降低不同組件部分之間的依賴性和重復性影響，一旦這種依賴性形成就會在短時間內出現一處小細節變化引發大范圍波動的情況。

3汽車覆蓋件沖壓模具的結構設計問題解決對策

3.1模具設計制造現狀及后期

工業模具研究在國內的起步時間在20世紀80年代，隨著時間的推延，行業中的設計軟件不斷增多，除CAD之外，國內誕生了功能強大性能穩定的設計軟件，顯然這些軟件均體現我國在該領域中的較高水平。由于國內汽車模具結構設計起步晚，較之發達國家還無法真正在汽車模具設計方面開發CAD/CAE/CAM技術應用，也就達不到設計與制造一體化的要求。后期在技術的不斷更新下，相信更多的跨學科技術能夠在汽車模具結構設計中應用，趨于一體化的CAD/CAE/CAM系統將變得更加專業化、自動化、智能化、網絡化與集成化。

3.2汽車模具結構設計的重要點

汽車模具往往在很大程度上決定著國內汽車行業的發展水平。第一，專業設計研究和生產模具的企業沒有形成規模與專業性，眾多企業之間的交流甚少，導致技術的發展受限較多。不同汽車廠商的模具部門更傾向于關注本車型系列，而難以對所有車型的模具相關技能進行全面了解和掌握。第二，從業人員應用計算機的能力不強。即便不少企業引入了超級功能組的三維CAD/CAE/CAM軟件，企業相關崗位人員的專業有限難以完成三維化的結構設計。第三，專業結構設計的成功經驗較少。因此為了提升國內模具企業或行業的國際市場競爭力，十分有必要基于三維設計軟件來加強汽車模具的結構設計的研究。

3.3模具加工裝配

汽車車身模具的備料與標準件或待鑄造的板件到場后，就需要重新解讀模具圖紙，選用恰當的加工機械裝置完成模具的加工，在工序上講自然是先粗加工后精加工最后完成裝配研合。原則上模具加工的技術性要求高，要求一次到位，這樣可以降低后期的返工返修，也減少了不必要的修補修整工作。成型的模具要附有驗證合格資料，同時在擺放陳列時應全面安裝安全防護設施。

3.4 NC數模發布與模具的NC加工

模具鑄造結束后，模具開發企業可以根據發布的NC數據，借助數控技術開始模具的NC加工。在模具的NC加工過程中，需要關注鑄件是否存在缺陷，并于模具NC加工結束后，通過熱處理實現模具的硬度要求，實現模具鑄造的理想效果。

3.5模具調試與取樣階段

模具的NC加工完成后進入鉗工調試階段。通過鉗工進行上下模具及導向等方面的檢查，保證沖壓件的合格性，依據鉗工的調試情況，獲知模具的質量與性能，從而獲得有效的模具樣本。

3.6模具量產的調試、驗收階段

由于模具移動后會產生一定的誤差，故模具預驗收合格后，其進入量產的調試階段，即指將模具運至量產地后，需要針對模具存在的誤差進行全面調試，該調試周期根據模具類型的不同存在較大差異，調試的內容主要為模具協調性、沖件精確度、生產可靠性等，當調試整改合格后，便進入生產階段，故模具量產的調試、驗收合格后，模具開發過程便完結了。

4結語：

我國的汽車模具產能在世界上極具優勢，但是由于國內高端汽車模具企業技術提升緩慢、技術創新能力和模具新技術的研發及應用能力不足等原因，致使國內模具的結構設計能力還不能完全滿足國內汽車產業的配套需求，高端汽車模具仍然有很大一部分需要依賴于進口。所以說國內汽車模具產業需盡快補齊這一短板才能彌補我國汽車模具行業的一大缺憾。

參考文獻：

[1] 邱實.汽車覆蓋件沖壓模具結構設計研究[J].工程技術：文摘版，2016.

[2] 黃群.淺談汽車模具結構設計的重要性[J].絲路視野，2017.