大型車身覆蓋件模具冷卻機(jī)構(gòu)的設(shè)計

柴震　蘇長生　王榮輝

摘 要：概述了大型車身覆蓋件模具的結(jié)構(gòu)特點和成型工藝，針對傳統(tǒng)工藝的缺陷，開發(fā)了一種用于高速深沖切成型模具的冷卻機(jī)構(gòu)，并且針對冷卻機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了介紹。實踐證明，模具結(jié)構(gòu)合理，高速深切沖成型質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：大型車身 成型工藝 冷卻機(jī)構(gòu) 高速深切沖

Design of Die Cooling Mechanism for Large Body Panel

Chai Zhen，Su Changsheng，Wang Ronghui

Abstract：The structural characteristics and forming process of large body panel die are summarized. Aiming at the defects of traditional process， a cooling mechanism for high-speed deep punching forming die is developed， and the structural design of the cooling mechanism is introduced. The practice shows that the die structure is reasonable and the quality of high-speed deep punching meets the design requirements.

Key words：large body， forming process， cooling mechanism， high speed deep punching

1 引言

模具工業(yè)是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)，在汽車車身設(shè)計過程中，由于流體力學(xué)和空氣動力學(xué)的要求，車身外覆蓋件形狀日益復(fù)雜。汽車模具包括沖壓模具、塑料模具、鑄造模具等，其中沖壓模具所占比重約40%。而在沖壓模具中，汽車覆蓋件模具又占據(jù)了主導(dǎo)地位。成型后的覆蓋件，既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件，以此不僅要求外觀質(zhì)量要求高，以滿足汽車造型要求，同時也要求配合精度高、形狀和尺寸一致性和互換性要求高，以保證焊接和裝配質(zhì)量。

隨著汽車模具市場需求的快速增長，我國開始應(yīng)用高新技術(shù)于汽車模具行業(yè)。目前，CAD、CAE、CAM已經(jīng)在汽車模具行業(yè)普遍使用，大部分企業(yè)可自主進(jìn)行二維和三維設(shè)計，并且實現(xiàn)模具的數(shù)控加工;同時模具檢測技術(shù)水平也逐年提高，包括三坐標(biāo)測量設(shè)備的普遍應(yīng)用，Atos光學(xué)掃描設(shè)備的應(yīng)用等。但是雖然行業(yè)發(fā)展迅速，但是與國際先進(jìn)水平相比仍有很大的差距，尤其是在調(diào)試、標(biāo)準(zhǔn)化、加工細(xì)節(jié)方面差距突出。

目前，國外各種高新技術(shù)的普遍使用造就了一批批專業(yè)化生產(chǎn)模具企業(yè)，使得國外汽車模具達(dá)到一個空前的高度。這些強(qiáng)力推動汽車模具行業(yè)快速發(fā)展新技術(shù)，包括數(shù)字化模具技術(shù)、沖壓成型過程模擬、高速加工、自動化加工、拼焊板和高強(qiáng)度鋼板沖壓技術(shù)、信息化管理技術(shù)等。現(xiàn)在車身覆蓋件模具設(shè)計的基礎(chǔ)上，研制一種大型覆車身蓋件模具冷卻機(jī)構(gòu)，解決了覆蓋件高速深切沖壓成型的缺陷，有效的控制了模具溫度，提高了成型質(zhì)量，為今后汽車模具的發(fā)展提供了新思路。

2 車覆蓋件設(shè)計要求及特點

汽車覆蓋件組成如圖1所示，對于大型的覆蓋件而言，除了落料外其他制件均由沖壓線沖壓生產(chǎn)，且已經(jīng)實現(xiàn)了機(jī)器人送取材料工序，使得生產(chǎn)節(jié)拍大大加快。這種高速深切的工況下模具會產(chǎn)生大量的熱量，造成模具變形影響模具壽命，同時板料芯層在高溫下可能形成銹蝕點，回彈也會發(fā)生變化影響板料的成形精度。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 技術(shù)路線，見圖2

3.2 模具本體設(shè)計

模具本體在設(shè)計時與傳統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)相同，主要包括凹模、凸模、壓邊圈等部分組成，如圖3所示。

3.3 冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)計

針對大型的覆蓋件在高速深切的工況下模具會產(chǎn)生大量的熱量，造成模具變形影響模具壽命，同時板料芯層在高溫下可能形成銹蝕點，回彈也會發(fā)生變化影響板料的成形精度等問題，設(shè)計開發(fā)了風(fēng)冷控溫的模具冷卻機(jī)構(gòu)。在模具通孔中鋪設(shè)與外部可控溫制冷設(shè)備聯(lián)通的冷卻管路，冷卻氣體可在模具內(nèi)部流動帶走模具的積熱。

冷卻機(jī)構(gòu)如圖4所示，在沖壓車身大型覆蓋件時，凹模1與凸模2閉合，閉合后的壓邊圈3位置會產(chǎn)生嚴(yán)重積熱，在積熱嚴(yán)重部分設(shè)置冷卻管路4;在實際生產(chǎn)應(yīng)用中可根據(jù)具體積熱嚴(yán)重的位置設(shè)置冷卻管路4，所以冷卻管路4可以設(shè)置在凹模1或凸模2或壓邊圈3上。在凹模1或凸模2或壓邊圈3內(nèi)部開通孔，在通孔中鋪設(shè)冷卻管路4，冷卻管路4的進(jìn)口與外部冷卻氣源連通，冷卻管路4的出口與大氣連通，冷卻氣體在模具內(nèi)部流動帶走模具的積熱，從而使得模具溫度得到有效控制，有的效降低聯(lián)動生產(chǎn)較多板件后模具的溫度，改善了板件成形質(zhì)量;解決了現(xiàn)有技術(shù)中于模具在高速深切的過程中模具部分積熱，導(dǎo)致局部摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，使得模具積熱升溫，從而影響板件沖壓成型質(zhì)量，引發(fā)板件褶皺、開裂等缺陷的問題。

該機(jī)構(gòu)有以下幾個特點：

（1）該設(shè)計在滿足設(shè)計要求前提下，具有創(chuàng)新性在模具體內(nèi)開孔，并且對模具局部積熱產(chǎn)生模塊化生產(chǎn)思路，局部鋪設(shè)冷卻管路，達(dá)到了冷卻位置自由的效果;（2）向冷卻管路內(nèi)吹入冷卻壓縮氣體，冷卻管路進(jìn)出口出現(xiàn)壓力差，一方面可以抑制了熱氣回流，另一方面可以高效的排出模具積熱;（3）冷卻機(jī)構(gòu)內(nèi)部冷卻壓縮氣體流動示意圖5所示，促進(jìn)熱量順利流暢的排出，保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。

4 結(jié)語

設(shè)計的大型車身覆蓋件模具冷卻機(jī)構(gòu)使傳統(tǒng)設(shè)計中的缺陷得到了有效的解決，實踐證明，該方法設(shè)計的冷卻機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)相比，高速深切沖壓成型是溫度控制更加精準(zhǔn)，模具溫度范圍參數(shù)≤60℃，產(chǎn)品質(zhì)量合格率≥95%。該設(shè)計為汽車模具開發(fā)提供了新思路，對汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有一定的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李占輝.汽車覆蓋件模具設(shè)計[J].機(jī)電工程術(shù).2018，47（08）.

[2] 熊俊杰，周劍，陳滕滕，李軍，侯振元，曾政華，魏國朝，姚晶晶.節(jié)能型自循環(huán)風(fēng)冷模具控溫機(jī)STM-2440W[Z].國家科技成果.

[3]張樹聲，任建亞，陸逢寅，陳秉舜.高速深切快進(jìn)磨削新工藝[J]磨床與磨削.1983，（04）.