四川省宜賓普什驅(qū)動有限公司總經(jīng)理助理 鄭萬全

我國汽車模具在近十年尤其是在2005年后的幾年時間里，汽車模具制造企業(yè)數(shù)量增加很多，行業(yè)固定資產(chǎn)得到快速投資。但從整個汽車模具行業(yè)來看，國內(nèi)模具制造企業(yè)還不能滿足國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)的高端汽車模具需求，我國目前還繼續(xù)存在大量的高端汽車沖壓模具依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。為此快速創(chuàng)新發(fā)展高端汽車沖壓模具，向國際高端企業(yè)看齊并實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先是每一個汽車模具制造企業(yè)心中的一個美好夢想。

一輛普通轎車的生產(chǎn)需要近2000套模具，其中沖壓模具所占比例高于50%。而一輛新車的設(shè)計開發(fā)，九成的工作是在圍繞汽車車身的改變與美化而竭力進(jìn)行。以下簡要介紹一下汽車模具企業(yè)奔向高端需要攻克的核心問題，以期積極發(fā)展高端汽車模具制造技術(shù)。

繼續(xù)科學(xué)運(yùn)用三維設(shè)計，快速邁向汽車沖壓模具設(shè)計的參數(shù)化

國內(nèi)汽車沖壓模具制造企業(yè)，積極吸取國際知名汽車模具企業(yè)（如豐田、通用、福特等）的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)創(chuàng)建之初就開始運(yùn)用三維軟件進(jìn)行設(shè)計，一方面方便了設(shè)計時的直觀干涉檢查，另一方面可進(jìn)行一些運(yùn)動分析。

高端汽車沖壓模具制造，從設(shè)計方面更需要模具的參數(shù)化設(shè)計，積極有效地結(jié)合軟件模板技術(shù)實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)，形成企業(yè)固定的、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計參數(shù)、設(shè)計模板，實(shí)現(xiàn)參數(shù)全關(guān)聯(lián)并運(yùn)用參數(shù)全驅(qū)動。即通過模具部件或者零件參數(shù)的變更，快速驅(qū)動CAE（沖壓成形過程的模擬技術(shù)）結(jié)果的變化、模具工藝的變更、模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等。

沖壓成形過程模擬

夯實(shí)傳統(tǒng)低端沖壓模具制造技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展高品質(zhì)的大型覆蓋件高端模具

低端的汽車沖壓模具，很多時候依靠了鉗工的手工技術(shù)。結(jié)合現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，高端汽車沖壓模具制造企業(yè)務(wù)必需要配置大型龍門五面加工中心、大型龍門五軸加工中心、大型龍門三坐標(biāo)測量設(shè)備以及先進(jìn)的在線測量系統(tǒng)等。發(fā)展高端汽車模具制造技術(shù)，著重要求關(guān)注汽車沖壓零件中覆蓋汽車發(fā)動機(jī)、底盤、構(gòu)成駕駛室和車身的薄鋼板異形體的表面零件（如發(fā)動機(jī)罩、前后圍板、散熱器罩、水箱罩以及車門內(nèi)外板、側(cè)圍板、車頂、前后梁、后備箱、底盤）等，因?yàn)檫@些零件的模具結(jié)構(gòu)比較難、尺寸比較大、質(zhì)量要求特別高。這些模具的制造唯有較大行程、較高精度的加工設(shè)備以及大行程先進(jìn)檢測設(shè)備的支撐，方能實(shí)現(xiàn)模具的質(zhì)量、進(jìn)度、成本等得到市場的一一認(rèn)可。其加工機(jī)床行程一般要求在X軸4m、Y軸3m、Z軸1m以上，為此大型高端汽車覆蓋件模具需要大型龍門數(shù)控設(shè)備以及大型龍門三坐標(biāo)測量設(shè)備的支撐。

大型龍門數(shù)控加工中心

后車門內(nèi)板模具

激光切割生產(chǎn)覆蓋件

大型汽車覆蓋件模具制造所需的大型數(shù)控設(shè)備尤其大型龍門五軸聯(lián)動設(shè)備，目前70%以上均需要依賴進(jìn)口。創(chuàng)新發(fā)展高品質(zhì)的大型覆蓋件高端模具，務(wù)必發(fā)展數(shù)控加工設(shè)備以及檢測設(shè)備的開發(fā)能力，重點(diǎn)去研究開發(fā)4～5m的動梁式超重型龍門加工中心、大型三坐標(biāo)、五軸聯(lián)動數(shù)控龍門加工中心，以及特別注重數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵核心部件的研發(fā)，如高速精密電主軸、刀庫機(jī)械手、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺、高速防護(hù)裝置、數(shù)控動力刀架和雙擺角銑頭等。同時還得注重數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)。

有效運(yùn)用沖壓成形模擬技術(shù)，著力邁向全工序的有限元模擬分析

當(dāng)前，CAE廣泛運(yùn)用于汽車模具工藝開發(fā)過程中，CAE技術(shù)已成為必要環(huán)節(jié)，可預(yù)測成形缺陷、優(yōu)化沖壓工藝布置，特別是拉伸模具工藝確認(rèn)。CAE技術(shù)提高了模具設(shè)計的可靠性，減少了后續(xù)模具較大的更改機(jī)會，對減少試模時間起到了決定性的作用。國際上的知名軟件主要有美國ETA公司的Dynaform，法國ESI集團(tuán)的PAM系列軟件，德國AutoForm工程股份有限公司的AutoForm等。

汽車模具的制造離不開有效的板成形模擬軟件，高端汽車模具更需要全工序的有限元模擬技術(shù)。借助板成形模擬軟件可提高高端汽車模具開發(fā)的成功率以及大大縮短高端汽車模具開發(fā)的制造周期。一方面可對汽車沖壓零件的可沖壓成形性進(jìn)行仿真分析，判定成形的難點(diǎn)和容易出現(xiàn)沖壓質(zhì)量缺陷的關(guān)鍵域；另一方面也可對汽車沖壓零件實(shí)現(xiàn)毛坯展開計算；其次還可對汽車模具結(jié)構(gòu)和工藝方案的確認(rèn)進(jìn)行有選擇性和針對性的模擬分析，給汽車模具調(diào)試提供量化的分析判斷數(shù)據(jù)，并識別可行的調(diào)試方案以及向方案提供具體技術(shù)參數(shù)?？傊?，全工序的有限元模擬可對汽車模具結(jié)構(gòu)和工藝方案進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化以致多次模擬，可先于現(xiàn)場模具調(diào)試，對汽車模具設(shè)計的可行性和可靠性進(jìn)行量化的分析和有效的判斷，及時優(yōu)化與改進(jìn)模具設(shè)計。

推進(jìn)高強(qiáng)度鋼板熱成形技術(shù)，積極發(fā)展熱沖壓高端汽車模具

鑒于汽車的輕量化以及安全性、抗沖擊性能的持續(xù)高要求，對于高強(qiáng)度汽車機(jī)構(gòu)鋼板零件的需求日益明顯。高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)鋼板隨著強(qiáng)度的提高，其沖壓成形性能降低，尤其是當(dāng)強(qiáng)度超過1000MPa時，特別是一些形狀復(fù)雜的零件，常規(guī)的冷沖壓工藝幾乎無法成形。超高強(qiáng)度汽車鋼板在室溫下一方面由于強(qiáng)度高，其塑性變形范圍很窄，所需的沖壓力大，沖壓時容易開裂；另一方面，其沖壓成形后零件的回彈增加，導(dǎo)致零件尺寸和形狀穩(wěn)定性變差。為此，發(fā)展高端汽車模具制造技術(shù)，務(wù)必要去解決高強(qiáng)度鋼板零件的沖壓熱成形。

汽車零件熱沖壓成形技術(shù)是一項(xiàng)專門用于成形高強(qiáng)度鋼板沖壓件的新技術(shù)，可以成形強(qiáng)度高達(dá)1500MPa的沖壓件，且在高溫下成形幾乎沒有回彈，具有成形精度高、成形性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前，歐洲、美國、日本等各大汽車生產(chǎn)廠商已成功地將高強(qiáng)度鋼板熱成形技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車構(gòu)件的生產(chǎn)中，有效地提高了市場競爭力。其非常適合車門防撞桿，保險杠加強(qiáng)梁，A、B、C柱及門框加強(qiáng)梁等汽車零件的技術(shù)革新。

高強(qiáng)度板熱成形工藝流程

汽車零件熱沖壓成形技術(shù)核心包括連續(xù)加熱爐的均勻性以及氣體保護(hù)措施，板料在設(shè)定的冷卻速率下均勻冷卻成形的帶冷卻系統(tǒng)的模具技術(shù)及有效的溫控系統(tǒng)等。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計既要滿足快速冷卻零件，以保證零件的強(qiáng)度；還要通過該冷卻系統(tǒng)迅速帶走每次熱沖壓后模具殘留熱量，以確保每次沖壓前模具初始條件相同，從而穩(wěn)定沖壓質(zhì)量及產(chǎn)品質(zhì)量。另外，發(fā)展高強(qiáng)度鋼板熱成形CAE技術(shù)，也是發(fā)展高端汽車模具制造所必須的。

研究開發(fā)多工位級進(jìn)模，提升汽車零件自動化沖壓生產(chǎn)

級進(jìn)模

為了生產(chǎn)效率的不斷提高，更加提升自動化水平，同時為了滿足零件沖壓工藝及經(jīng)濟(jì)性的需求，汽車中小零件往往都積極開發(fā)多工位級進(jìn)模。多工位級進(jìn)模可以完成零件多道沖壓工序，包括沖裁、彎曲、拉深和成形等，具有局部分離與連續(xù)成形結(jié)合。其模具務(wù)必具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，同時配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊很多，模具制造精度要求很高，制造和裝調(diào)難度很大，是技術(shù)密集型汽車模具的重要代表，是高端汽車模具的一個重要課題。