淺談汽車沖壓模具

林其鋒

摘 要：汽車模具是指應用于汽車領域的模具，被譽為"汽車工業之母"，汽車生產中90%以上的零部件需要依靠模具成形。汽車模具是制造汽車上所有零件的模具總稱，例如沖壓模具、注塑模具、鍛造模具、鑄造蠟模、玻璃模具等。本文主要來談談沖壓模具。

關鍵詞：汽車模具；沖壓模

當我們看一輛汽車時，首先呈現在眼前的是汽車的車身，也就是說車身是汽車的標識性總成。車身代表了每款汽車的形象特征。汽車模具從狹義上講就是沖制汽車車身上所有沖壓件的模具的總稱，例如頂蓋翻邊模、橫梁加強板壓形模等。

一、汽車沖壓模的分類

汽車沖壓模一般可按以下幾個主要特征分類：

1.根據工藝性質分類

a.沖裁模：沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

b.彎曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

c.拉深模：是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。

d.成形模：是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

2.根據工序組合程度分類

a.單工序模：在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。

b.復合模：只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

c.級進模（也稱連續模）：在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

3.依產品的加工方法分類，依產品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。

a.沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。

b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。

c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。

d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。

e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。

二、汽車沖壓模具設計及制作要點

汽車沖壓模具設計及制作方法操作較為復雜，總的來說需要注意以下以下要點：

1.在設計料帶前，一定要了解零件的公差要求，材料性能、沖床噸位、沖床臺面、SPM（每分鐘沖次）、送料方向、送料高度、模厚要求、材料利用率、模具使用壽命。

2.在設計料帶時，要同時進行CAE分析，主要考慮材料的變薄率，一般要在25%以下。特別深拉不銹鋼材料，可以在預拉伸后再進行退火，用高頻退火機，變薄率可以接受至40%，在設計料帶時，一定要和客戶多加溝通，最好要客戶提供之前的模具照片或結構圖來參考，空步也是非常重要的，在模具長度允許的情況下，適當留出空步對于試模后的改模幫助是很大的。

3.料帶設計是對制品成型工藝的分析，基本上決定了模具是否成功。

4.在連續模具設計時，抬料設計非常重要，如果升料桿不能將整個料帶升起，就無法進行自動化連續生產。

5.在模具設計中，模具材料的選擇和熱處理以及表面處理（如TD，TICN，TD時間需要3-4天），特別是拉伸件，如果沒有TD，模具表面會很容易就拉燒起毛。

6.在模具設計中，對于孔位或公差要求較小的面，盡可能做可調鑲件，便于在試模及生產時調節，以便容易達到，零件的尺寸要求，要上下模具同時時做可調鑲件。對于字嘜，要求在沖床上可拆，不需要下模再拆而浪費時間。

7.設計氫氣彈簧時，根據CAE分析的壓力來設計，不要設計過大的氫氣彈簧，防止產品破裂。通常情況是：壓力小，產品起皺，壓力大，產品破裂。解決產品起皺，可以采用局部增加拉延筋的方法，先用拉延筋固定位片材，再拉伸，來減少起皺。

8.第一次試模時，一定要慢慢將上模合下，對于有拉伸工序時，一定要用保險絲試料位厚度，料位間隙達到材料厚度后再試模，刀口一定要先對好。拉延筋請使用活動鑲件，以便于調節拉延筋的高度。

9.試模時，基準孔、基準面一定要模具配好后再將產品放在檢具上測量，或送去CMM做

3D報告，否則沒有意義。

10.紅丹一定要配好，貼合率達到80%以上，才可以開剪口，做CMM報告，或者是基準孔基準面已配好，產品已非常穩密，貼合率可以適當降低。配紅丹是非常重要的事項，否則產品不穩定，無法進行后期的改模判斷，零件尺寸將達不到客戶要求。

11.客戶樣辦要求：一般先是鐳射辦→剪口辦→100%OK辦，在鐳射辦階段就要把紅丹配好，送料調好，解決破裂起皺、尺寸公差問題，在開剪口辦時基本上改好主要問題，后面是微調（模具局部改良）。

12.在客人一定要剪口辦但是工藝條件不成熟的情況下，可以考慮開軟料刀口（就是直接用

45鋼開刀口，改剪口時直接燒焊，等尺寸OK后再開正式硬料刀口）。

13.對于3D復雜的產品，可以采用3D鐳射的方法去鐳射，在3D鐳射前一定要做好3D圖形，用CNC打好基準點位后再送去3D鐳射，3D鐳射還要做定位砂型。

14.對于高強度鋼板，刀口材料要采用A88或V4等硬質合金材料。

15.在試模時，為試拉伸效果，可以在材料上不同位置上墊砂紙來試效果，確定效果后在相應位置在活動的拉延筋或活動的麻點陣（就是將一塊鍍件磨成麻點），用來起磨擦阻礙走料。

16.折彎較多的零件，調模時要按工序一步一步來調折彎。

17.調成型角度時，可以收小折彎時的R角或移動折線基準來實現達到成型角度的目的。

18.調模時多數采用墊片來調節成型公的高低，或者左右前后移動成型公件，墊片一般使用不銹鋼硬片。（如是客戶不準用墊片，就等模具調好后再做新的工件給客戶）

19.不銹鋼材料的模具成型件，不能使用TD，要使用（TICN）或稱PVD。

20.要確定客人正式材料什么時候到，在試模時，節約使用材料，避免材料不夠的現象發生。

隨著我國汽車模具行業產業結構的不斷優化和技術的不斷進步，高檔汽車模具產品占整個行業的比重也逐漸提升，汽車模具制造工藝上更是精益求精。

參考文獻：

[1]林燕.汽車座椅沖壓工藝及模具設計.《海南省機械工程學會、海南省機械工業質量管理協會2010年會暨機械工程科技學術報告會》2013.