淺析汽車覆蓋件沖壓模具的結構優化

劉聰

摘要：最近幾年汽車行業的快速發展給我國模具制造行業帶來來了一定的挑戰以及良好的機遇，因此一定要加強對汽車覆蓋件模具的研究，優化結構設計，有效縮短汽車覆蓋件工藝的周期，進而提升汽車生產水平，更好的推動汽車行業發展。

關鍵詞：汽車；覆蓋件；沖壓模具；結構優化

引言

隨著我國汽車制造業的不斷發展，汽車制造水平的不斷提升，越來越多的企業開始將注意力放在汽車研發效率的提高以及成本的降低方面。汽車覆蓋件沖壓模具是整個汽車覆蓋件裝置中較為重要的組成部分，沖壓模具的設計水平和質量以及制造成本將直接影響到整個汽車的生產成本以及汽車的質量水平。隨著能源資源的耗用量越來越大，能源的市場價格不斷上升，鋼鐵的市場價格也在不斷增加，因而模具的制造成本會有所上升。此時，如何有效控制模具的生產成本就成為了一個重要的課題。除此之外，新的原材料和設備的應用也會對原有的模具生產和制造帶來一定的影響，想要有效解決這些問題，就需要對汽車覆蓋件沖壓模具的結構進行優化設計，對此問題進行認真的探討和研究。

1汽車覆蓋件沖壓模具特點

1.1設計特點

一般的汽車覆蓋件沖壓模具都具備以下幾個特點。第一，針對沖壓模具的尺寸來說，通常其尺寸都會較大。一方面是汽車設計和制造的要求，另一方面是在沖壓模具的安裝、運輸和裝置等環節的需要。第二，汽車覆蓋件沖壓模具的架構是基礎部件，為了能夠減少沖壓模具的重量，提高模具的制造水平和質量，越來越多的模具生產傾向于將中間設計成為一個立筋連接的上下兩層式的結構。第三，從當前汽車覆蓋件沖壓模具的標準化程度來看，相關要求仍然不高。很多沖壓模具設計的標準化程度會大于一般的覆蓋件沖壓模具。第四，從汽車覆蓋件沖壓模具所選用的材料來看，沖壓模具所用的原材料的質量要求并不是很高，例如凹模所用到的零件，只需要滿足一定強度要求的鑄鐵就行。一般情況下，沖壓模具所用到的工作零部件是工具鋼。

1.2制造特點

一般的汽車覆蓋件沖壓模具都具有以下幾個特點。首先，在汽車覆蓋件沖壓模具的生產準備環節當中，最重要的內容就是沖壓模具的基礎零部件以及工作零部件的毛坯。通常基礎零部件以及工作零部件的毛坯是單個生產制造。其次，由于一般的汽車覆蓋件沖壓模具的結構尺寸較大，因而需要準備大型機械進行制造和加工。第三，汽車覆蓋件沖壓模具制造過程中的一個重點就在于工作零部件形狀的制造與加工。由于一般的工作零部件都是三維曲面，因而制造工藝會更加復雜，對零部件的精確度也沒有更有力的保證。所以，保證整個模具的尺寸精確度的核心就在于整個設計與制造的時間控制以及數控加工的水平。

2汽車覆蓋件沖壓模具的結構優化

2.1拉延模型面設計

通過對汽車覆蓋件的三維模型分析可知，想要對拉延模型面進行設計就需要完成以下設計環節，首先，在計算機中汽車數據庫中導出覆蓋件的3D模型，然后對其零件形狀進行檢查。其次，根據零件實際情況來對其加工工藝進行判斷，進而對沖壓方向進行判定，并且還要展開翻邊確定相應的修邊線。再次，對覆蓋件的拉伸臺階的實際形狀進行設計，并且在壓料面形狀確定以后的基礎上，在其上部設置拉延筋，同時生成相應的凹模圓角，進而構建出一個完整的拉延模型面。在設計完成以后，將其導入到沖模數據中。在拉延模型設計完成以后，就需要使用Pro/E這一軟件來對拉延模型的特征參數進行設計，同時還需注意的就是拉延模型的幾何模型是由拉延筋、壓料面、工藝延伸以及凹模圓角等功能組別所構成的。因此使用特征參數化方式來對拉延模型面進行設計，能夠有效提升其設計質量和成效，進而為模具開發、制作過程提供基礎參考。

2.2沖壓成形的數值模擬

因為普通沖壓模具實際體積較大，因此在制作過程中需要由鑄造成形，并且對于形狀也不能有太過復雜的要求，因此其成形存在一定的困難。在對板料進行沖壓成形數值模擬過程總會涉及到很多問題的分析和計算，在一定程度上都具有很大的困難，例如幾何、材料以及接觸等方面的非線性問題。而有限元方法不但能夠對沖壓件的變形、應力以及應變等情況進行處理，還能其回彈、殘余應力、應力變化等進行計算。然后在利用相應的軟件對模塊等進行模擬。因此在進行設計過程中，要將之前設計好的拉延模型按照特征組進行劃分，然后將其輸入到Autoform軟件中進行相應的處理，并且將特征組的幾何模型劃分成一定的網格，并在其基礎上建立起有限元模型，之后通過相應的命令將其裝配成相應的有限元模型，而這樣一來就可以有效避免對其他模型的逐一劃分，不僅有效節省了網格劃分的時間，還能保證各單元節點之間的有效隊形，進而提升計算精度。而從對有關數值進行模擬的結果分析可知，只有根據板材的實際情況來確定相應的沖壓工藝參數，才能有效保證拉延模型面能滿足其設計工藝需求。

2.3覆蓋件結構設計

2.3.1自頂向下設計

在以往的模具設計過程中，通常使用串行以及自底向上的方式來進行模具設計。在汽車生產、裝配過程中，會使用到很多模具，其中覆蓋件模具要求精度高，并且形狀也相對復雜，結構尺寸也較大，同時還需要良好的配合性以及協調性。而自頂向下設計技術在汽車覆蓋件模具研發過程中得到了很好的應用，首先，該技術能夠在設計期間，對模具整體結構的功能進行相應的設計和分解。其次，能夠在布局階段提升各功能區域和裝配之間的協調和穩定，解決模具整體性等問題。最后，還能在設計階段對其中所涉及到的零件等進行進一步細化分析，進而設計出最為合理且試用性較好的模具。覆蓋件模具是相對分離的子部件按照一定的關系進行組合，且具有某種特定功能的機械部件，其自身功能就是通過裝配體中的各零部件之間相互運動而實現的。同時該種運動通過零件間管理量的變化而產生的，因此一定要保證裝配體安裝正確且質量良好，并且還要保證零件關系的正常，才能保證其功能的有效實現。

2.3.2應用設計軟件

為了進一步達到模具設計自動化的目的，降低對模具制作人員的要求，就一定要根據覆蓋件的設計情況來研發職能軟件?，F階段最為常用的CBD方式來進行設計，而相對成功的就是CAD。在CAD系統中對汽車覆蓋件模具進行設計，要先將數值模擬合格的覆蓋件型面作為設計基礎，然后在此基礎上構建型面，和模具零件之前的關系圖，并使用自頂向下的設計技術來構建完善的模具模型，之后在對模具整體結構進行設計。一旦需要對CAD型面進行更換，就一定要使用相應的算法，從實例數據庫中找到相應的實例模型，這時就需要相關設計人員對其進行有效的干預，軟件系統重新生成相應的模具結構，進而設計出符合實際需求的模具。此外，使用計算機與設計人員進行有效結合的方式來對覆蓋件模具進行設計，不僅有效提升了模具自身結構設計的水平，還提高了模具整體的質量，并在一定程度上延長了模具使用的時間，因此現階段對覆蓋件模具進行設計已經是相關學術界重點的關注。

結語

隨著科學技術水平的快速發展以及市場需求的日益增多，我國的汽車制造業和模具制造業都在不斷地發展和進步，這就對模具的設計和制造技術提出了更高的要求。在汽車模具當中，沖壓模具是不可或缺的部分。一個車型的模具所占的成本高達億元。在能源資源和鋼鐵的價格進一步上漲之后，模具的成本將會進一步提高。此時，采取怎樣的措施來控制模具的制造成本，就成為了一個亟待解決的問題。本文針對沖壓模具結構優化方法進行了相關探討，希望可以為我國的模具制造業貢獻一份力量。

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