新材料在模具設(shè)計(jì)和汽車(chē)制造工藝中的應(yīng)用探討

陳增賀 馬勇 魏訓(xùn)青

摘要：在傳統(tǒng)的汽車(chē)制造過(guò)程中，其性能方面存在著非常明顯的短板，這種問(wèn)題會(huì)給汽車(chē)的整體制造帶來(lái)非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。為此，開(kāi)發(fā)新材料也成為當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展中的一個(gè)全新趨勢(shì)。甚至可以說(shuō)是大勢(shì)所需，在模具設(shè)計(jì)以及汽車(chē)制造工藝上需要引進(jìn)全新的材料，通過(guò)正確的方式提升模具制作的整體水平。同時(shí)增強(qiáng)汽車(chē)工藝的整體制造效果，完全滿(mǎn)足汽車(chē)制造工藝的相關(guān)需求。

Abstract： In the traditional automobile manufacturing process， there are very obvious shortcomings in its performance， this problem will bring a very serious negative impact on the overall manufacturing of cars. Therefore， the development of new materials has become a new trend in China's social development. It can even be said that the general trend is needed， in the mold design and automobile manufacturing process need to attract new materials， through the right way to improve the overall level of mold production. At the same time， enhance the overall manufacturing effect of automobile technology， fully meet the relevant requirements of automobile manufacturing technology.

關(guān)鍵詞：新材料;模具設(shè)計(jì);汽車(chē)制造工藝

Key words： new materials;mold design;automobile manufacturing process

中圖分類(lèi)號(hào)：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0083-02

0? 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，有關(guān)模具設(shè)計(jì)以及汽車(chē)制造工藝逐步受到了人們的重視。如何在模具以及汽車(chē)制造工藝中發(fā)揮出材料所蘊(yùn)含的獨(dú)特性質(zhì)、獨(dú)特意義成為了各個(gè)汽車(chē)制造企業(yè)的主要課題之一。為此，本文簡(jiǎn)要分析了新材料在模具設(shè)計(jì)以及汽車(chē)制造工藝中的使用效果以及使用的整體質(zhì)量，滿(mǎn)足我國(guó)環(huán)境發(fā)展的相關(guān)需求。

1? 新材料的內(nèi)涵

1.1 新材料的內(nèi)涵

新材料是現(xiàn)階段我國(guó)科技所研發(fā)出的一系列全新材料，相比于傳統(tǒng)的材料而言，新材料無(wú)論是在環(huán)境保護(hù)、性能、質(zhì)量等方面都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，新材料在現(xiàn)代化汽車(chē)制造過(guò)程中的應(yīng)用效果得到了顯著提升，能完全滿(mǎn)足民眾對(duì)模具和汽車(chē)質(zhì)量的應(yīng)用要求，讓汽車(chē)科技的效果突飛猛進(jìn)。根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，近幾年新材料行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭非常的迅猛，其整體的總產(chǎn)值呈現(xiàn)了不斷向上漲的趨勢(shì)，現(xiàn)階段新材料也成為我國(guó)其中汽車(chē)制造行業(yè)以及模具設(shè)計(jì)行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)，可以根據(jù)新材料的性能、結(jié)構(gòu)以及用途不同對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的分類(lèi)。在汽車(chē)制造行業(yè)中所使用的新材料需要向著環(huán)保、節(jié)能以及輕量化的方向發(fā)展，而在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，新材料的性能則需要降低成本，并且能夠確保模具設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。

1.2 汽車(chē)材料的使用方向

隨著時(shí)代不斷向前發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展速度可謂稱(chēng)之為迅猛，人們對(duì)于汽車(chē)的各種不同性能也有了全新的要求，其目的不僅僅是為了讓汽車(chē)在使用時(shí)更加方便于人們的日常出行，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)于環(huán)境保護(hù)性、資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的需求。為了滿(mǎn)足汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，需要從以下三個(gè)不同的方面入手，分別是汽車(chē)走向輕量化、節(jié)能化以及環(huán)保化，針對(duì)汽車(chē)輕量化的要求則需要在材料上作出改變。傳統(tǒng)的材料所制作出的汽車(chē)其自身的重量相對(duì)較高，無(wú)法滿(mǎn)足輕量化的需求，然而在新型材料的使用過(guò)程中，由于其改變了汽車(chē)的材料性能，能夠有效地減少能源消耗和汽車(chē)尾氣的排放污染，提高了汽車(chē)技術(shù)的全方位使用。為此，在輕量化這一特點(diǎn)上，應(yīng)明確汽車(chē)材料的未來(lái)發(fā)展方向是鋼材材料使用率不斷降低，轉(zhuǎn)而使用全新的新型材料。比如說(shuō)有色金屬、復(fù)合材料等其用料會(huì)逐步提升，新材料能夠逐漸取代傳統(tǒng)材料，并且將其應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)以及汽車(chē)制造的過(guò)程中。

2? 新材料在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模具產(chǎn)業(yè)是我國(guó)工業(yè)發(fā)展中各行各業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，從目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際狀態(tài)考慮，工業(yè)產(chǎn)品的使用質(zhì)量與模具制作的水平有著十分密切的關(guān)系，新材料的出現(xiàn)改變傳統(tǒng)材料使用效果不佳等一系列的負(fù)面問(wèn)題，同時(shí)也為我國(guó)的模具設(shè)計(jì)發(fā)展找到了全新的設(shè)計(jì)方向。在整體模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要考慮到其中所涉及到的因素有哪些，確保模具設(shè)計(jì)的效果、質(zhì)量。例如在材料的選取以及制造工藝的選擇上，模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和材料的關(guān)系十分的密切，想要提高模具設(shè)計(jì)的整體效果。首先，選擇的就是質(zhì)量更為優(yōu)異的材料，該材料不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響，使用的過(guò)程中更加的耐磨，使用壽命增加。這也是新型材料相比于傳統(tǒng)材料而言所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，由于其靈活性和耐腐蝕性。讓越來(lái)越多的人開(kāi)始選擇利用新材料制作模具。在整個(gè)模具設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中，新材料的組成分為不同的種類(lèi)，常見(jiàn)的有普通鋼以環(huán)氧樹(shù)脂以及鋁合金、鈦合金等不同的材料，其自身的性能特點(diǎn)又有著非常大的區(qū)別，比如普通鋼的特點(diǎn)是力學(xué)性能尤為突出，成本相對(duì)較低，在進(jìn)行模具制作的過(guò)程中非常適合用作面取率相對(duì)較小的模具。不僅如此，新材料在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，多數(shù)情況下都是選擇數(shù)控加工技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)可以提高模具生產(chǎn)時(shí)的精準(zhǔn)度以及生產(chǎn)效率，原本的加工技術(shù)中難以在精準(zhǔn)度上與數(shù)控技術(shù)相比。為此，利用新材料以及數(shù)控加工技術(shù)能夠?qū)Ρ∧つ＞叩谋砻孢M(jìn)一步的進(jìn)行處理，提高了模具的耐腐蝕性，特別是與傳統(tǒng)的材料制作模具相比較而言，其抗腐蝕性效果更好，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)材料中存在的一系列不足。不僅如此，還可以對(duì)模具表面進(jìn)行激光和化學(xué)處理，表面覆蓋工藝能夠確保模具本身的光滑度得到提升，模具的抗腐蝕效果增加，模具出現(xiàn)變形的情況會(huì)逐步減少。

3? 新材料在汽車(chē)制造工藝中的應(yīng)用

材料的應(yīng)用效果對(duì)于模具的設(shè)計(jì)水平而言有著非常直接的影響，在傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)中，其所采用的都是傳統(tǒng)的材料，無(wú)論是材料的工藝性還是經(jīng)濟(jì)性都無(wú)法得到有效的保障，而新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用則為模具的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新帶來(lái)了全新的發(fā)展契機(jī)。汽車(chē)制造業(yè)同樣如此，汽車(chē)制造的效果取決于工藝水平以及汽車(chē)本身的性能、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，其中有著非常密切的關(guān)系，對(duì)于材料的運(yùn)用也可以說(shuō)是嚴(yán)苛。

3.1 高強(qiáng)度鋼板在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

新型材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用時(shí)，主要考慮到不同的新型材料應(yīng)用模式以及應(yīng)用的內(nèi)涵有著非常明顯的區(qū)別。高強(qiáng)度的鋼板與傳統(tǒng)的鋼板相比而言，基鋼板是在低碳鋼的基礎(chǔ)之上適當(dāng)?shù)厝谌肓艘恍┪⒘吭兀滦偷母邚?qiáng)度鋼板是通過(guò)非常復(fù)雜的工序組成的，具有較好的抗拉能力以及深拉延性能，是車(chē)身輕量化最為重要的材料組成工具，能夠極大限度地減輕車(chē)身的重量，并且改善車(chē)身的性能。新型鋼板具有非常多不同的類(lèi)型，其中最明顯的就是低合金高強(qiáng)度鋼板，其中含有含磷冷軋鋼板，以及冷軋雙向鋼板和烘烤硬化冷軋鋼板，不同的新型鋼板都有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。在當(dāng)前的汽車(chē)制造的過(guò)程中，能夠應(yīng)用在汽車(chē)的外板、頂蓋和撐車(chē)門(mén)等不同的地方，多數(shù)情況下所選擇的是含磷冷軋鋼板，這是由于該鋼板具有較高的強(qiáng)度以及腐蝕性，同時(shí)點(diǎn)焊性能要求較高，在車(chē)身零件制作的過(guò)程中，多數(shù)情況下會(huì)選擇冷軋雙向鋼板。特別是一些形狀小、復(fù)雜并且對(duì)強(qiáng)度要求較高的零件而言。

3.2 輕量化迭層鋼板的應(yīng)用

輕量化迭層鋼板本身屬于復(fù)合材料，與傳統(tǒng)的材料相比較而言，迭層鋼板有非常良好的隔熱性能以及防震功能。現(xiàn)階段輕量化迭層鋼板主要被應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)罩以及車(chē)身的底板等不同的部件，鎂合金自身密度較小的，具有非常良好的導(dǎo)熱性能，特別適合在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用。鎂合金在車(chē)身的應(yīng)用較多，比如說(shuō)車(chē)門(mén)采用鎂合金材料進(jìn)行制造，能夠直接降低車(chē)門(mén)的重量。在前后擋板以及方向盤(pán)中也有相關(guān)的應(yīng)用，有各自的優(yōu)勢(shì)。比如說(shuō)其具有強(qiáng)度高以及熱穩(wěn)定性好等一系列的特點(diǎn)，在奧迪a2中就采用了鋁合金材料，整體的車(chē)身重量降低，能夠達(dá)到優(yōu)化車(chē)身輕量的效果。現(xiàn)階段之所以大量地使用鋁合金，還是由于鋁合金可以實(shí)現(xiàn)回收利用，能有效地避免不必要的資源浪費(fèi)，完全滿(mǎn)足資源在使用時(shí)的相關(guān)需求。

3.3 蜂窩夾芯復(fù)合板和泡沫合金板的應(yīng)用

新材料在模具設(shè)計(jì)和汽車(chē)制造工藝的使用過(guò)程中，蜂窩夾芯復(fù)合板也同樣成為常見(jiàn)的材料之一，利用夾芯材料的不同可以對(duì)蜂窩夾芯復(fù)合板進(jìn)行簡(jiǎn)單的劃分，常見(jiàn)的蜂窩夾芯復(fù)合板包括了幾種不同的材料，其中有鋁蜂窩、布蜂窩以及玻璃蜂窩，這些不同的材料，相比于傳統(tǒng)的材料而言都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。在汽車(chē)制造工藝上發(fā)揮著獨(dú)特的作用，由于蜂窩夾芯復(fù)合板本身具有抗震、隔熱等一系列的突出特點(diǎn)，直接減輕了零件在制作時(shí)的整體制作時(shí)的重量，做到了沖壓成型，提高制作效率。除此之外，泡沫合金板的密度彈性相比于傳統(tǒng)材料而言，在面對(duì)外界的沖擊時(shí)其變形相對(duì)較小，能夠廣泛的被應(yīng)用在汽車(chē)制造中，其使用效果更佳。泡沫鋁合金板在使用時(shí)則可以根據(jù)汽車(chē)制造過(guò)程中的需求不同，進(jìn)而達(dá)到提高制作效果的目的。

3.4 鋁合金材料

在現(xiàn)階段的汽車(chē)制造工藝中，新材料鋁合金也是常見(jiàn)的一種，在強(qiáng)度和剛度方面上進(jìn)行分析，鋁合金材料比起傳統(tǒng)的材料而言表現(xiàn)的更加出色，同時(shí)鋁合金具有抗腐蝕能力強(qiáng)、密度較小等特點(diǎn)。現(xiàn)階段很多汽車(chē)在制造中已經(jīng)廣泛的選擇使用鋁合金材料。本文在分析鋁合金材料應(yīng)用在汽車(chē)制造工藝中，主要是以?shī)W迪a8這一種車(chē)型為例。該車(chē)型在制造生產(chǎn)的過(guò)程中，車(chē)身的主要材料為6000系列鋁合金，不僅穩(wěn)定性非常突出，其合金濃度也較高，能夠有效地替代傳統(tǒng)材料中的鋼鑄件，既降低了車(chē)身的整體重量，也提高了車(chē)身在使用時(shí)的強(qiáng)度，滿(mǎn)足現(xiàn)階段人們對(duì)于汽車(chē)的使用要求，對(duì)現(xiàn)階段所有的新材料進(jìn)行分析，能發(fā)現(xiàn)之所以出現(xiàn)了越來(lái)越多新的汽車(chē)制造工藝技術(shù)材料，其使用的頻率更高、材料的內(nèi)容也豐富，最顯著的原因是人們對(duì)環(huán)境的保護(hù)重視程度在提高，對(duì)資源的利用率也在不斷提高。比如說(shuō)常見(jiàn)的三明治發(fā)泡鋁材技術(shù)，該技術(shù)材料就是新型的鋁材材料，主要結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)部中間的就是發(fā)泡鋁材質(zhì)，而內(nèi)部的另外兩層則是鋁板或者是鋼板。在整個(gè)制造工藝的過(guò)程中，該新型材料能夠進(jìn)行板材的半成品制造，模具作為載體半成品放入其中進(jìn)行加熱處理時(shí)，加熱的效果更好，會(huì)呈現(xiàn)一種不斷膨脹的趨勢(shì)，最終形成汽車(chē)在制造時(shí)所需要的材料，降低了汽車(chē)的重量，提高能量的吸收效果。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新科技的出現(xiàn)也使得原本的材料逐步被淘汰，有越來(lái)越多的人開(kāi)始追求和崇尚全新的材料，主要原因是全新的材料能夠?qū)Νh(huán)境的發(fā)展帶來(lái)積極影響，同時(shí)也能夠改變以往我國(guó)由于材料而給環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。新材料，在模具設(shè)計(jì)方面以及汽車(chē)制造上的應(yīng)用都尤為重要，其直接關(guān)乎著我國(guó)整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，無(wú)論是在模具設(shè)計(jì)或者是在汽車(chē)制造工藝中都需要充分地發(fā)揮出新材料本身所具有的優(yōu)勢(shì)，不斷的融入高新技術(shù)元素，既能夠提高模板的使用質(zhì)量以及汽車(chē)的整體性能，也能滿(mǎn)足大眾對(duì)于汽車(chē)和模具的多種需求，提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

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