淺析汽車模具中的五金模具沖壓工藝應用

柳青，楊珂，許三湘

（東莞市中泰模具股份有限公司，廣東 東莞 523475）

現階段，人們普遍關心汽車生產中的材料與工藝等要素。為了能夠擴大市場占有率，提高市場競爭力，汽車生產廠商積極設計研究新的汽車模具，以求不斷優化汽車部件的性能、改善汽車零部件的生產工藝。五金模具沖壓工藝近年來得到了廣泛關注，認為其應用于汽車模具制造中，能夠有效提升沖壓效果，從而提高汽車制造的精度、效率與質量。因此十分有必要重新認識汽車模具中的五金模具沖壓工藝應用。

1 汽車模具的沖壓工藝應用概述

1.1 模具沖壓工藝應用現狀

我國汽車行業的發展中汽車模具發揮了積極作用，雖然當前汽車制造及汽車模具的設計制造與發達國家相比還存在一定的差距，但是必須看到發展的動力、潛力是很大。

常見的汽車模具以沖壓工藝成型的較多，特別是覆蓋件模具等。要想不斷推進汽車模具的沖壓工藝取得更大的突破，就應該科學認識沖壓工藝的應用，主動提升汽車模具的沖壓技術。由于國內汽車模具結構設計起步晚，較之發達國家還存在較大差距。后期在技術的不斷更新下，將有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。當前，我國的汽車模具想要在數量、質量、品牌上贏過發達國家，特別要重視多研究以沖壓工藝完成對某些大型、高精密度及復雜模具的設計與制造。

1.2 汽車模具沖壓工藝主要表現

（1）汽車覆蓋件制造

隨著人們對汽車車身覆蓋件的質量要求越來越高，覆蓋件的設計制造當前基本實現了自動化，很多高質量部件能夠實現成批量產。國內有很多企業車間選用自動化成線沖壓技術，可滿足當前自動化生產的需求。

（2）汽車頂蓋類配件制造

汽車頂蓋零配件屬于車身體積規格較大的部分，其生產訂單量將直接決定汽車頂蓋件的生產模式。從當前國內的沖壓產線來看，基本呈現自動化與半自動化生產模式共存的局面，只有少數合資企業推行自動化，其他企業依然為半自動化。

2 五金模具沖壓工藝在汽車模具中的應用分析

2.1 CAE建模

CAE模型作為計算機設計中輔助工程，在汽車車身零件開發中作用明顯。明確零件的制作形狀后要對形狀進行必要的控制，但前提是要掌握零件沖壓方向。研讀設計過程后，辨析產品數模位置，然后確認好車身坐標系位置，往往會發現很多位置與零件沖壓方向并不一致，也意味著需要及時開展模型轉換。這里所提到的位置轉換，實質上就是沖壓工藝的技術發生方向出現調整的過程，沖壓方向的調整可用AUTOFORM軟件完成，之后再自行導入零件數據。沖壓方向定后，還需要直接在汽車的覆蓋件上完成外觀形狀與輪廓的工藝補充，這樣才能全面滿足拉延工藝需求。

2.2 模具成形參數的確定

五金模具沖壓工藝中，參數的運算和設置是十分關鍵的，原則上應該結合要生產零部件的實際特點與具體用途來完成設置。模具加工參數的設置往往需要結合其他指標來進行，如區別不同零件形成的壓力值，這樣能夠導致汽車覆蓋件擁有不同的沖壓成型。五金模具沖壓工藝中的生產機械主要是壓力機，且屬于單動壓力，并配合自動化的生產線，運行效率高，運行效果好。整個系統的壓力設置應該關注模具中的運行特征，對板料而言，其接受壓縮拉伸的過程經常需要足量的摩擦力以加強板料成型過程的應變力，這樣的做法一方面可以有效控制板料運動，另一方面能夠積極消除板料在拉伸處理中出現的褶皺。壓力的控制要適中有度，過小則板料的褶皺形成概率較高；過大則板料開裂的可能風險增加，而且模具磨損更為嚴重。在考慮壓邊力設置時，受板料拉伸成型的影響，壓力裝置應該被調整設置為擁有足夠大的摩擦力，從而能夠讓板料得到足夠的拉力，得到控制板料及消除褶皺的效果。

2.3 拉延筋設置

汽車模具的板料沖壓成型過程中，拉伸筋是不可或缺的重要控制方式，特別是對體積規格相對較大的板料而言更是如此。圖1所示即為等效拉延筋示意圖。

圖1 等效拉延筋示意圖

拉延筋應用于薄板成形歷史悠久，其幾乎不與零件的大小或是材料厚度及零件形狀掛鉤，而基本局限于覆蓋件的成形。布置拉伸筋時要首先認清楚其在板料成形過程中的重要性，然后同時需要控制拉伸筋的相關參數確保板料的成型到位。主動對拉延筋參數進行科學分析并合理取值后，可在有效控制金屬板料的預定位置方面目的明確。現階段主要的拉延筋類型包括方形拉延筋、拉延檻和半圓形拉延筋。發達國家之間的汽車拉伸筋也并不一致，日本以半圓形拉伸筋居多，但美國多見方形拉伸筋，無論是那種形式，就要求拉伸筋功率應嚴格滿足覆蓋件的成型要求，這樣才能促進成型充分，確保汽車的高質量和高性能。若變形無法達到充分，將直接影響車性能和表面質量。通常大型車輛的覆蓋件都在壓邊圈和凹模布置整圈的拉延筋，用以保證板料的形成。

2.4 破裂刀設置

破裂刀的出現，主要是為確保有些情況下的板料更好地成型，特別是在對汽車覆蓋件成型工藝應用中，其3D模型如圖2所示。工藝過程就是重新深入掌握零件特點的過程，在這一過程中若想加快板料成型效果，應主動開辟某些區域，創造使用破裂刀的機會，如在模具拉延到前20mm的位置時可使用。破裂刀應用后，能夠對周圍區域內的所有材料流速進行直接和間接的催化推動，板料成型效果顯著。

圖2 破裂刀的3D模型示意

2.5 五金模具沖壓工藝問題的探討

五金模具的沖壓生產，要在全過程中提高對精度的重視，而且還要求對應調整拉伸筋參數，這一過程基本是通過實踐經驗來指導的，相對主觀因素影響較多，容易造成準確率不高的情況。這一情況能夠對模具多次調試后合格成品的問題進行解釋。不過，這樣也帶來了新的問題，即在生產過程中對板料的浪費嚴重，直接導致模具成本飆高、模具生產周期變長。對于這一問題，可考慮推行同步工程技術來解決。重點梳理模具生產全過程，對不同子系統進行必要的同步開發，完善在沖壓工藝與沖壓產品規劃的同步性，提升后續生成能力。五金模具沖壓工藝生產所涉及的不同因素，都是產品開發應該考慮的。

2.6 汽車模具沖壓工藝技術分析

汽車模具的沖壓工藝技術在實際生產環節中存在各種相互配合、環環相扣的程序，這些程序代表著各有特色的工藝性。每一次程序的讀取和執行，就意味著新的零部件在生產中，即便再小的汽車零件，也會在條件調取不同的情況下，演繹出不同的工藝含義。汽車模具中的五金模具沖壓為了得到更高的質量，為了讓零件的外觀特征更加明顯，具有對稱性和規則性，還為了可有效節約板料等材料，通常將在工藝技術固定程序中進行消減。模具結構或零件中需要搭載一些硬活動性的導柱，可發揮對模作用。當前，汽車模具沖壓工藝中還可能出現單次沖孔落料問題，應該對相應的模具模芯進行設計和分級，重新優化固定板功能，整體上完成沖孔與落料等規范動作。

3 結語

目前我國汽車行業發展迅速。面對產銷激烈的汽車市場競爭，汽車企業應該將更多的精力與其他優質資源投入在產品開發上，加強對汽車模具的關注與重視。只有積極提升汽車模具中五金模具的沖壓工藝，才能更全面地了解模具開發的目標和要領，真正成為企業競爭的重要支撐之一。

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