新材料在模具設計及汽車制造工藝中運用

牛勤麗

摘 要：隨著時代的發展，汽車的模具設計與制造工藝的應用逐漸受到人們的重視。如何在汽車制造工藝以及模具設計中進行新材料的應用儼然成為各個汽車制造企業的主要課題。基于此，文章針對新材料在磨具設計及其汽車制造工藝中的應用進行分析研究。關鍵詞：汽車制造工藝;新材料;模具設計中圖分類號：U466? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）01-173-03

Abstract： With the development of The Times， the application of automobile mold design and manufacturing process is gradually paid attention to. How to apply the new materials in the automobile manufacturing process and mold design has become the main subject of each automobile manufacturing enterprise. Based on this， this paper analyzes and studies the application of new materials in abrasive tool design and automobile manufacturing process.Keywords： Automobile manufacturing process; New materials; Mold designCLC NO.： U466? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）01-173-03

前言

基于我國科學技術的發展，汽車制造工藝與模具設計中材料的應用有著更為嚴格的要求和標準。而傳統材料的應用已經無法適用于現代化汽車制造中，無法達到預期的汽車制造要求。因此，需要側重對新材料的應用，并結合對現階段汽車制造工藝及其模具設計工作的開展，進而實現汽車制造工藝與模具設計效果的提升。

1 汽車材料發展趨勢及其新材料闡述

1.1 新材料分析

新材料是指現階段所研發出的新型材料，相較于傳統材料，其應用在性能、質量方面都有著非常大的優勢。新材料在現代化汽車制造中有效應用，可以在滿足民眾對汽車質量要求的基礎上，實現對汽車科技效果的提升。據相關統計研究表明新材料行業發展勢頭較為迅猛，在總產值方面呈現出不斷提升的趨勢，成為現階段我國行業發展的主要趨勢和方向[1]。針對新材料而言，可以按照不同的標準實現對材料的有效區分，例如按照新材料的性能、結構、性能、用途進行分類。而針對材料性能劃分而言，則主要分為功能材料與結構材料進行分類。

1.2 新材料發展趨勢闡述

縱觀現階段我國汽車行業的發展，已經逐漸朝著環保、節能以及輕量化的方向發展。而要想在不斷創新的背景下滿足汽車行業的發展，就必須進行傳統材料的創新和替代，對材料的性能和質量進行不斷提升[2]。在具體應用過程中，通過對新材料的應用，可以實現對尾氣污染有效減少，并降低能源的消耗，進而促進我國汽車行業的可持續發展。而在現階段汽車行業發展過程中，有色金屬、復合材料等材料的使用量大幅度的提升，在當前模具設計與汽車制造工藝中得到廣泛應用。

2 新材料在模具設計中的應用

模具設計作為我國經濟發展中基礎性產業，對我國經濟發展有著重要的影響。而縱觀現階段模具設計的應用，其中基礎模具的制造質量直接影響到工業產品的性能與質量[3]。而在模具設計中進行新材料的應用，則為模具設計行業的發展提供保障。而針對模具設計的實際開展，其中需要涉及到諸多方面，例如模具材料的選擇以及模具設計工藝的選擇。通過在模具設計中進行新材料的科學應用，可以實現模具設計效率和質量的大幅度提升。

而相較于傳統材料，模具設計中新材料的應用具有更好的性能和質量表現。而在現階段模具設計中進行新材料的應用，主要包括普通鋼、環氧樹脂、invar鋼、鋁合金、鈦合金等。針對普通鋼材料的應用，在具體應用中具備力學性能突出、成本等優勢，該材料主要適用與型面曲率較低模具中。針對invar鋼材料而言，在力學性能方面表現更為良好，優勢相較于普通鋼更為明顯，并且invar鋼材料在成本、材料膨脹系數方面表現更為出色，所以該材料適用于各種復雜要求的模具中[4]。與此同時，模具設計中應用新材料，其中還涉及到對數控加工技術的應用，進而在提升模具設計效率的同時，保障模具設計的精準性。另外，新材料應用于模具設計中，還需依據具體情況進模具表面的處理，并且新材料的應用可以有效避免傳統材料在應用過程中存在耐腐蝕性較差的問題。此外，新材料的運用其中還包括相應的特殊工藝，例如激光處理、化學處理、表面覆蓋工藝等，進而在提升新材料模具表面光滑性的同時，實現對模具性能的替身，避免模具后期出現變形的現象。

3 新材料在汽車制造工藝中的應用

3.1 高強度鋼板的應用

在汽車制造工藝中，高強度鋼板新材料的應用所取得的效果非常顯著，相較于傳統普通鋼板，高強度鋼板材料的制作，主要基礎元素為低碳鋼，然后進行相關微量元素的應用，結合對相關精密、復雜工藝與工序，實現對高強度鋼板的有效制作，在深拉延伸性、抗拉強度方面表現更為良好，也正因此，高強度鋼板在汽車制造工藝中的應用可以實現對汽車的輕量化與高質量生產，實現對車身性能的改善[5]。而針對新型鋼板的具體應用，現階段主要應用類型包括烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙向鋼板等，而不同類型的鋼板，在實際應用中都具備不同的優勢與特點。針對含磷冷軋鋼板的應用，主要包括汽車外板、頂蓋以及車門等位置的應用較為常見，此類型鋼板在耐腐蝕性能以及強度方面表現較為良好。

3.2 泡沫合金板與蜂窩夾芯復合板的應用

在現階段汽車制造過程中，泡沫合金板與蜂窩夾芯復合板的應用較為常見，而在具體應用過程中，夾芯材料的種類包含多種，具體包括鋁蜂窩以及玻璃布蜂等，而不同類型的蜂窩夾芯復合板有著不同的優勢和特點，并且在汽車制造過程中都能發揮出自身最大化的作用。針對蜂窩夾芯復合板的應用，主要源自于輕質抗震隔熱等特點[6]。鋼板制作過程中以聚乙烯為芯的復合材料，可以在提高材料沖壓成型效果的同時，實現對零件重量的有效降低。而針對泡沫合金板的應用，則在密度方面表現良好，并且材料的彈性特點突出，實現對外來壓力的有效承載。當然，在具體應用泡沫合金板過程中，其合金板類型分為多種，而針對不同類型合金板材料的應用，則需依據實際情況進行不同材料的合理選擇[7]。

3.3 輕量化佚層鋼板的應用

佚層鋼板的應用，其性質為復合型材料，在具體應用過程中，相較于傳統材料，佚層鋼板的防震性能與隔熱性能表現較為良好，所以輕量化佚層鋼板被廣泛應用到車身底板與發動機罩等部件的制造生產之中。在具體汽車制造過程中，鎂合金的應用具備較強的導熱性能以及密度，所以鎂合金汽車制造過程中常用于對車門的制造。通過新材料的應用，實現車門重量的大幅度降低。另外，鎂合金常被用于方向盤以及前后擋板部件的制造[8]。針對鎂合金材料的具體應用，其優勢體現在：具有較強的熱穩定性、比強度較高，例如奧迪汽車，在具體制造過程中，就涉及到對鋁合金材料的應用，在提高汽車整體性能的同時，實現汽車制造的輕量化。此外，針對鎂合金的應用，可以進行回收利用，進而最大化將新材料的作用和價值進行發揮。

3.4 鋁合金材料

鋁合金作為現階段汽車制造工藝中常用新材料，在比剛度和比強度方面表現出色，并且還具備較強的抗腐蝕能力以及較小的密度。也正因此，現階段汽車制造已經逐漸廣泛應用鋁合金新材料。以車型“奧迪 A8”為例，該車型在制造生產過程中，其中車身鈑金件的制造，主要制造材料為6000系列鋁合金，在穩定性方面較為出色，并且合金濃度較高，實現對傳統鋼鑄件的有效替代，在降低車身整體重量的同時，提高車身的整體強度。而縱觀現階段新材料的應用，催生出較多全新汽車制造工藝技術，例如“三明治式發泡鋁材技術”，是指基于新型三明治鋁材的發泡鋁材技術。針對新型三明治鋁材而言，主要結構為三層，其中內部中間層為發泡鋁材質，而內部兩層則是鋁板或者是鋼板。針對其制造工藝而言，包括以下步驟：1.將新型材料結合實際情況進行板材半成品的制造;2.以模具為載體，將半成品放置其中采取加熱處理，以此促使板材半成品呈現出不斷膨脹的趨勢;3.最終形成汽車制造所需材料。制造工藝的應用可以實現對汽車整體重量的降低，并起到能量吸收的作用，??提供隔熱和隔音的保障，提高汽車整體耐高溫能力。

3.5 高性能磁性材料

我國汽車行業朝著混動、電動、智能化的方向不斷發展，這就促使高性能材料在現階段汽車制造行業中得到廣泛的應用，例如汽車的傳感器、電機以及電動機等部件中，都涉及到對高性能磁性材料的應用。在具體應用中，高性能磁性材料的應用具有較強的實用性，并促使汽車的部件系統變得更為輕量化，提升汽車部件的功率，并降低激磁損耗的現場產生，進而大幅度提升汽車整體的性能。

4 結束語

總而言之，現階段汽車制造與模具設計中，針對傳統材料的應用，已經無法達到預期效果，并且無法滿足實際生產需求。在此背景下，新材料應勢而生，并被廣泛應用到汽車制造工藝與模具設計中。雖然其中仍尚存些許問題，但是新材料的應用價值與作用愈發凸顯。基于此，通過對新材料的應用進行深入分析，進而提高當前我國汽車制造質量和效果，大幅度提升汽車性能與質量，促進我國汽車制造企業的可持

續發展。

參考文獻

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