汽車模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計中的常見問題及對策研究

周多營，廖龍

（東莞市中泰模具股份有限公司，廣東 東莞 523475）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ钣l(fā)重要的交通工具，極大地滿足了人們的出行需求。為了能夠在便捷性、高速性等方面有更好的表現(xiàn)，近年來汽車廠商對自己的汽車品牌進(jìn)行著積極的改進(jìn)與升級。為了能夠有效提升汽車生產(chǎn)工藝水平，有效優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)和改善汽車性能，需要使用大量的汽車模具，直接推動了模具行業(yè)的快速發(fā)展。在汽車模具的結(jié)構(gòu)與設(shè)計是人們當(dāng)前較為關(guān)注的話題。只有積極面對客觀存在的問題，針對性提出解決方案才能夠更好地完成汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

（1）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念較為復(fù)雜

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

（2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法較為混亂

到目前為止，已知的汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)據(jù)庫。如何在這樣的數(shù)據(jù)庫中找到合適的設(shè)計方法，從而提升模具的生產(chǎn)效率與進(jìn)度，是需要慎重思考和決定的。根據(jù)工作實踐經(jīng)驗，一些方法會在不同類的結(jié)構(gòu)設(shè)計中產(chǎn)生明顯的差異性作用效果。這也就意味著，在開展實體建模工作中，一旦提及對標(biāo)準(zhǔn)零件或組件的設(shè)計就會選用三維參數(shù)化建模方法，而若設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)的零件，就無需以三維建模，而是直接選擇特征建模技術(shù)的方法即可。

（3）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作較為抽象

設(shè)計工作很多是從先進(jìn)概念出發(fā)的。要對某項復(fù)雜事物進(jìn)行設(shè)計，首先要展開復(fù)雜事物的分析，主動忽略與分析目標(biāo)主題無關(guān)的枝節(jié)因素，這樣能夠為快速切中問題要害找尋問題解決的方法提供思路。然而汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，常常會忽略此環(huán)節(jié)，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(jié)構(gòu)設(shè)計中，完全可以對周圍其他部位的外觀和型面進(jìn)行淡化設(shè)計，著重強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)凹模的厚壁以及圓角的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（4）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)較為隱蔽

在車身覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常常會涵蓋多個層次，而不同層次之間的關(guān)聯(lián)又幾乎是相對獨立的，往往不能夠有效形成內(nèi)外信息的傳遞與共享，也就形成了設(shè)計的細(xì)節(jié)信息較為隱蔽的表現(xiàn)之一。細(xì)節(jié)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(nèi)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(fù)性影響，一旦這種依賴性形成就會在短時間內(nèi)出現(xiàn)一處小細(xì)節(jié)變化引發(fā)大范圍波動的情況。

2 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題解決對策

汽車覆蓋件沖壓模具多屬于標(biāo)準(zhǔn)化的模具，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用三維實體建模技術(shù)來完成。而在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該注重優(yōu)化不同的設(shè)計方法。

（1）針對汽車頂蓋的拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

顯而易見，汽車的頂蓋屬于體積輪廓較大的物體，整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要使用單動壓力機(jī)設(shè)備，因而實施頂蓋拉延模的結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)選擇單動拉延的方式。工作人員可將汽車頂蓋的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)以及凹模輪廓線全部調(diào)取在UG軟件模塊中，執(zhí)行縫合命令，完成片體的無縫隙縫合，并完成草圖中的凸模輪廓線添加，需使用Add Existing Curves（加入已有曲線）功能。如圖1所示為汽車側(cè)頂蓋拉延模的三維實體設(shè)計圖。

（2）針對汽車頂蓋的邊修模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

汽車頂蓋的邊修模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，周邊封閉設(shè)計是主要工序之一，而且應(yīng)全程保持料體厚度達(dá)到0．8mm，這就需要用到鑄件結(jié)構(gòu)形式來完成設(shè)計。汽車頂蓋的尺寸較大，應(yīng)該匹配尺寸更大的壓件器來完成壓制，并提出側(cè)銷限位的方法提升安全性。基于UG等三維實體建模設(shè)計能夠?qū)Y(jié)構(gòu)圖展開科學(xué)規(guī)劃，往往需要參考廢料的劃分與設(shè)計尺寸。在對毛坯基礎(chǔ)進(jìn)行拉伸操作后，沿用更多的綜合性工序完成控制拓?fù)涞牟僮鳎_保凸模實體型面能夠在有序順利的基礎(chǔ)上完成。

圖1 汽車側(cè)頂蓋拉延模的三維實體設(shè)計圖

（3）針對汽車頂蓋的整形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

翻邊凹模結(jié)構(gòu)常見的形式為鍛件與鑄件兩種，并且此二類形式所特有的凹模圓角也需要標(biāo)注在新模具圖上。應(yīng)注意，為螺母預(yù)留的孔洞不應(yīng)該突出型面，模具單體的質(zhì)量建議在30kg以下。對凸模而言，其托舉物料的接觸面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要充分考慮到制件在取放物料過程中的便利性，特別是觀察在外側(cè)板件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的曲率變化量。按照實踐經(jīng)驗，凸模托料型面接受整形的部位所表現(xiàn)的沿型結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)超70。整形模中的斜楔模結(jié)構(gòu)設(shè)計中要嚴(yán)格按照斜楔所表現(xiàn)的行程路線來規(guī)劃決定，這樣在后期的加工過程中才能嚴(yán)格完成規(guī)定要求，保持斜楔的回位往復(fù)狀態(tài)，促進(jìn)自身的運動軌跡與功能可以在預(yù)定范圍內(nèi)全部實現(xiàn)。

（4）針對汽車頂蓋的沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

通常所見到的汽車頂蓋沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計工序為沖孔、側(cè)沖孔及側(cè)修邊三部分。開始壓件過程中對凹模、凸模的選擇應(yīng)堅持考慮沖孔尺寸規(guī)格、側(cè)沖孔角度等要素。若使用UG等三維實體建模軟件對頂蓋沖孔模具展開結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該加強(qiáng)對整個構(gòu)建的受力分析，要確保力學(xué)角度的平衡狀態(tài)，同時還應(yīng)該將滑料空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)仡A(yù)留，確保壁厚的均勻性。模具的設(shè)計應(yīng)該正確考慮打開狀態(tài)下的情況，要確保在壓件器不動的情況下凸模保持自然有序的退出操作。

3 汽車覆蓋件沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計未來發(fā)展

（1）將為汽車生產(chǎn)廠商的新品研發(fā)提供更有質(zhì)量保障的覆蓋件模具

面對發(fā)展迅猛的汽車消費市場，世界各國的汽車工業(yè)進(jìn)入新的飛速期。我國作為實力與潛力兼?zhèn)涞钠嚠a(chǎn)銷大國，在汽車沖壓模具方面的產(chǎn)量占到了模具總量40%以上。量產(chǎn)提高的前提在于技術(shù)的不斷進(jìn)步，在于結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新性與實用性能都應(yīng)該經(jīng)得起用戶的考驗，不斷優(yōu)化的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠成為打造高質(zhì)量覆蓋件模具的重要手段。

（2）將主動提升管理水平以創(chuàng)造更加完善成熟的模具行業(yè)市場

汽車模具企業(yè)的發(fā)展要十分重視自身的管理水平的提升，積極推行富有層次性的企業(yè)管理經(jīng)驗，同時要主動出臺有關(guān)模具的正確應(yīng)用與管理方法進(jìn)行推廣。在開展模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，還可以研發(fā)周邊產(chǎn)品，如開發(fā)界面友好、性能體驗感俱佳的模具管理軟件系統(tǒng)，幫助汽車廠商在選擇模具或測試模具時能夠一目了然地快速掌握模具資料，從側(cè)面提升企業(yè)模具管理水平，從而在整個行業(yè)中形成良性管理氛圍，使得行業(yè)與市場不斷成熟。

（3）將積極引入和融合更多的高科技手段與設(shè)備展開模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

汽車模具同國內(nèi)其他模具市場一樣，往往是中低檔模具供過于求而高檔模具卻供不應(yīng)求，這里面的問題值得深思。高檔模具與中低檔模具相比，品質(zhì)高貴在融入了更多的生產(chǎn)技術(shù)，融入了更多的結(jié)構(gòu)設(shè)計先進(jìn)理念。因此，汽車模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中也同樣應(yīng)該認(rèn)真加強(qiáng)對不同技術(shù)手段與先進(jìn)理念的引入與融合。鼓勵企業(yè)從人才戰(zhàn)略出發(fā)與大專院校保持技術(shù)合作，不斷提升專業(yè)人才中靈活運用計算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能技術(shù)等完成設(shè)計決策、模擬分析和優(yōu)化設(shè)計的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語

汽車模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計效率與質(zhì)量，直接影響到汽車生產(chǎn)工藝中的效率與質(zhì)量，因此日常結(jié)構(gòu)設(shè)計的速度與質(zhì)量都應(yīng)該保持更新狀態(tài)，只有堅持優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，對其中的問題及時糾正和優(yōu)化，才能真正推動汽車生產(chǎn)質(zhì)量邁向新水平。

參考文獻(xiàn)：

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