淺析汽車覆蓋件沖壓模具的結構優化

陳吉林，杜鵬鵬

（東莞市中泰模具股份有限公司，廣東 東莞 523475）

目前，我國汽車加工制造企業將研發新車型、制造車輛高質量以及制作成本低作為主要目標，確保滿足不同客戶的總體要求。由于汽車車型的創新往往涉及車身的革新，車身的主要構成為汽車覆蓋件沖壓模具，同時，汽車覆蓋件沖壓模具在設計與制造的生產周期與汽車生產整體周期占比超過70%，因而對汽車覆蓋件沖壓模具的設計優化提出了更高的要求。

1 汽車覆蓋件沖壓模具的特點

1.1 汽車覆蓋件沖壓模具的設計特點

目前，對于汽車覆蓋件沖壓模具而言，其設計特點作為模具使用性能的重要決定因素之一，需要重視設計特點的全面把握。目前，汽車覆蓋件沖壓模具設計特點分為四個方面。

第一，對于汽車覆蓋件沖壓模具結構尺寸來說，要求結構尺寸較大。由于汽車覆蓋件屬于尺寸較大的汽車加工制造設備，故要求汽車覆蓋件沖壓模具結構尺寸較大。同時，因為汽車覆蓋件沖壓模具的上下模導向、制造定位、結構安裝以及模具起吊運輸等方面都要求模具具有較大的結構尺寸。因此，汽車覆蓋件沖壓模具在設計上具備結構尺寸較大的特點。

第二，有關基礎構件形成框架結構。為了獲得優質的汽車覆蓋件沖壓模具結構及制造效果，大部分汽車覆蓋件沖壓模具采用中間利用立筋連接兩層板狀物，從而設計形成水平的框架結構（如圖1），可見，汽車覆蓋件沖壓模具在設計上具有框架型結構特點。

第三，對于汽車覆蓋件沖壓模具的材質要求，汽車覆蓋件沖壓模具較之一般汽車沖壓模具來說材質要求相對較低。一般汽車沖壓模具的工作零部件往往選用工具鋼，而部分汽車覆蓋件沖壓模具的零部件只需要選用強度稍高一點的鑄鐵。可見，汽車覆蓋件沖壓模具在設計上具有材質要求較低的特點。

圖1 汽車覆蓋件沖壓模具框架結構效果圖

第四，針對汽車覆蓋件沖壓模具的標準化程度來說，其標準化程度較之其它汽車沖壓模具要求稍低。一般汽車沖壓模具在設計中要求選用大量標準化程度高的構成零部件，而汽車覆蓋件沖壓模具在設計上要求選用的標準件數量相對較少，故汽車覆蓋件沖壓模具在設計上具備標準化程度要求較低的特點。

1.2 汽車覆蓋件沖壓模具的制造特點

近年來，我國汽車加工制造行業愈發注重汽車覆蓋件沖壓模具的制造，目前，我國汽車覆蓋件沖壓模具主要呈現出的制造特點分為四個方面。

第一，對于汽車覆蓋件沖壓模具的生產準備來說，其將沖模工作與基礎零部件毛坯作為生產準備的要點，由于沖模工作與基礎零部件都采用單間鑄件生產，因此，毛坯的選擇準備成為汽車覆蓋件沖壓模具模型制造的關鍵。

第二，由于汽車覆蓋件沖壓模具存在輪廓體積尺寸較大的特點，因而需要選用大型加工制造設備，如多軸數控銑床、龍門銑床等，同時，為了使汽車覆蓋件沖壓模具順利高效地調試，還需要選用大型試模壓力機。

第三，在汽車覆蓋件沖壓模具制造工藝方面，將模具工作零件型面加工作為制作工藝的關鍵要點。對于模具工作零件來說，其往往呈現出三維曲面型組合面形態，因而加工制造較為繁瑣困難，且制造精度較難把控，故提高模具工作零件型面的加工精度成為提升模具精度的重點。

第四，針對汽車覆蓋件沖壓模具的制造工序而言，汽車覆蓋件沖壓模具的裝配與調試成為制造工序過程的重要方面。由于汽車覆蓋件沖壓模具裝配與調試在整個汽車覆蓋件沖壓模具制造工序中耗時比例較大，故不斷縮短汽車覆蓋件沖壓模具裝配與調試的周期愈發重要。

2 汽車覆蓋件沖壓模具結構的優化措施

2.1 汽車覆蓋件沖壓模具標準件設計優化

目前，我國標準件設計技術正趨向全方位發展方向，且標準件設計以及應用也得以迅猛提升，從而推動了產品質量的逐漸完善。由于標準件設計優化能夠提升其使用性能，因而有助于模具標準件實現二次使用，有效降低產品生產的成本，縮短產品加工制造的周期，故需要重視標準件的設計優化。

首先，由于汽車覆蓋件沖壓模具標準件設計主要突出設計的標準化，因此企業各部門需要明確標準件設計標準，針對過去標準件設計標準進行分析完善，開發出結構新、性能強、成本低、質量佳以及效率高的新型標準件產品，從而有效推動企業效益的提升。

其次，在汽車覆蓋件沖壓模具標準件的制造過程中，需要嚴格遵守相關的制造標準，要做到重視模具標準件整體的使用性能，確保標準件產品整體的質量。同時，汽車覆蓋件沖壓模具企業需要有效聯合相關產業，促進汽車覆蓋件沖壓模具標準件向著更深層次去研發。

最后，汽車覆蓋件沖壓模具標準件需要向著專業化、規模化方向發展，模具標準件企業通過實行專業化生產，能夠有效激活企業發展的潛力，為企業贏得市場競爭優勢，能夠為企業帶來持續穩健的發展前景。同時，模具標準件企業通過實行規模化生產，應用先進的設備及科學技術，選聘專業能力強的從業人員，保障標準件的產出規模及產品質量。

2.2 汽車覆蓋件沖壓模具參數化系統的設計優化

近年來，我國汽車覆蓋件沖壓模具參數化系統逐步趨于整體規劃，主要包括裝配模型參數庫、零件參數庫與模型管理庫三個組成部分。

首先，對于模具裝配模型參數庫設計來說，設計人員在直接應用之前設計的裝配模型時，需要根據實際情況進行參數與結構的靈活修改，同時，設計人員可以借助UG技術進行參數關聯（如圖2），從而利導模具裝配模型在整體上實現自動更新。

其次，關于汽車覆蓋件沖壓模具零件參數庫設計而言，模具裝配工作完成后，模具構成中所有零件以及相關參數是模具零件參數庫的重要組成部分，同時，這些零件以及相關參數也是模具裝配模型參數庫不可或缺的組成部分，由于模具裝配時往往采用自頂向下設計方式，故汽車覆蓋件沖壓模具零件參數庫設計要做到統籌兼顧，綜合考慮各方面因素進行全方位設計，從而確保模具零件參數庫發揮利導作用。

圖2 UG技術進行汽車覆蓋件沖壓模具參數關聯效果圖

最后，有關模型管理庫設計，其涵蓋模具屬性、技術條件、編號以及名稱等大量資料，故可以借助信息化手段進行模型管理庫的建設管理，如利用查找、新建以及刪除等信息化操作手段。同時可以通過調用模型管理庫中需要的模型，將其修改為目標模型。

2.3 高強度板材熱沖壓成形模具的設計優化

首先，對于模具材質方面的設計上，高強度板材熱沖壓成形模具較之冷沖壓成型模具來說，其對制造材質要求更高，需要選擇抗疲勞性強、耐磨性好、硬度及強度高的材料，才能保證模具成型后的精度。同時，在進行高強度板材熱沖壓成形模具材質設計時，需要全面考慮模具加熱溫度，選擇適宜在加熱情況下使用的模具鋼材，確保加工制造成型后模具的使用性能與精度。

其次，關于高強度板材熱沖壓成形模具的凹、凸模設計，由于模具在加工制造中涉及到加熱與冷卻，熱脹冷縮容易導致沖壓成型后的模具零件在尺寸上出現誤差，故對模具進行凹、凸模設計時，需要充分考慮熱脹冷縮因素，盡可能將誤差減至最小程度，進而保證模具零件的精確度。

最后，有關模具冷卻機構的設計，由于熱沖壓成形模具要經歷冷卻處理方能產出，故需要選擇適宜的冷卻機構。在選擇冷卻機構時，既要考慮模具零件冷卻的速度以及強度，還要防止模具零件過快冷卻引發開裂現象。

3 結語

隨著我國汽車加工制造行業的發展，對汽車覆蓋件沖壓模具的結構優化提出迫切要求，需要模具加工制造企業結合模具結構的設計及制造特點，全面思考模具結構優化的措施，研發出性能更強、質量更佳、成本更低以及效益更高的新型汽車覆蓋件沖壓模具，推動汽車加工制造行業的發展。

[1] 許增輝.汽車模具沖壓運動仿真系統研究[J].機械設計與制造，2013，（04）：112.

[2] 劉志峰.成組技術在汽車沖壓模具設計中的應用[J].機床與液壓，2012.（33）：178.