肖志余

摘 要：文章通過對汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設計，使汽車覆蓋件模具工藝前期流程更加科學合理，提高汽車覆蓋件模具的整體性能和使用壽命，同時也能為其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件模具工藝 前期流程 優(yōu)化設計

1 引言

目前，我國汽車產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展時期，在此期間，汽車覆蓋件的制造技術(shù)也得到了顯著提高，并對汽車產(chǎn)品的質(zhì)量起到了積極作用。在實際生產(chǎn)過程中，汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設計非常重要。在實際生產(chǎn)過程中，若對工藝前期流程進行優(yōu)化設計，將有效提升生產(chǎn)效率及質(zhì)量，并為后續(xù)的生產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。

2 汽車覆蓋件模具工藝前期流程概述

2.1 工藝性分析

工藝性分析是根據(jù)用戶需求分析產(chǎn)品的工藝方案，包括沖壓方向、沖壓性、材料要求、精度要求等，主要確定產(chǎn)品的工藝方案。該階段主要是針對最終產(chǎn)品的工藝方案進行討論，以確定最終的產(chǎn)品工藝方案，通常在該階段會由設計工程師和工藝工程師共同完成。首先沖壓方向。主要確定沖壓方向，包括板料成型面及拉延后產(chǎn)品成形面。對于板料成型面，需要確定拉延筋位置、拉延筋高度等參數(shù)，以確定最終產(chǎn)品拉延面形狀及尺寸，對于拉延后產(chǎn)品成形面，需要確定后續(xù)工序是否需要翻邊或拉延，以確定后續(xù)工序的沖孔、拉邊、翻邊等尺寸及位置。其次材料要求。該階段需要明確產(chǎn)品材料要求及材質(zhì)特性，包括材料厚度、硬度、強度等特性要求。最后精度要求，該階段需要明確產(chǎn)品的精度要求，包括尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量等。該階段需要完成對沖壓方向、拉延筋位置和高度的確定以及拉延后產(chǎn)品成形面形狀及尺寸的確定，通過以上工藝性分析過程，確定最終產(chǎn)品工藝方案。

2.2 初步工藝設計

在汽車覆蓋件模具初步工藝設計階段，需要開展的工作主要包括零件工藝性分析、初步工藝設計。汽車覆蓋件模具初步工藝設計是一項很重要的工作，其主要目的是在不增加模具復雜度的情況下，保證零件的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，其主要工作內(nèi)容如下：第一步制定沖壓工藝方案。根據(jù)工藝要求，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)特點，確定零件的沖壓方案，根據(jù)確定的沖壓工藝方案，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)特點，制定模具工藝路線，根據(jù)沖裁方案，選擇沖裁成形刀具、模具材料和設備，確定沖裁成形方法等。第二步制定工序排樣和壓料面設計方案。根據(jù)沖壓工藝方案、沖壓設備和模具材料等條件，制定工序排樣和壓料面設計方案。第三步編制排樣圖和工藝卡。根據(jù)工序排樣圖，編制零件的排樣圖和工藝卡，確定沖模分塊和零件各部分的材料及尺寸等技術(shù)條件。第四步繪制模具三維圖紙。根據(jù)初步工藝設計階段編制的工序排樣圖及工藝卡，繪制模具三維圖紙。第五步編寫工藝卡。根據(jù)沖壓工藝方案及模具加工技術(shù)條件編制工藝卡。第六步提交初步工藝設計階段所需文件及圖紙等相關(guān)資料。在該階段主要是對零件的工藝性進行分析，確定產(chǎn)品的可行性及設計方案是否合理等問題。在完成零件工藝分析后，工藝人員需要對零件的工藝性分析進行評審。工藝評審的主要內(nèi)容包括是否需要進行翻邊、拉深、整形、切邊等工序；是否需要增加或減少某些工序，如沖裁后的倒角、拉深筋等；是否需要更改某些工藝參數(shù)或改變某些工序，如修邊或拉深筋等；是否需要改變零件的外形，如更換側(cè)邊加強板等；是否需要改變某些零件的成形方式，如彎曲成形或沖壓成形等；是否需要添加或減少某些工藝裝備，如壓料芯、翻邊件等；是否需要更改毛坯材料及熱處理工藝等；是否需要更改模具結(jié)構(gòu)設計；是否需要增加零件的尺寸公差，或修改相應的尺寸公差要求。

2.3 模具設計評審

模具設計評審主要包括模具設計結(jié)構(gòu)的合理性，零件與模具裝配關(guān)系的合理性，以及模具制造工藝性等。模具設計結(jié)構(gòu)的合理性是指模具結(jié)構(gòu)必須能滿足工藝要求，滿足生產(chǎn)和制造的需要，以達到優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、低成本的目的。在進行模具結(jié)構(gòu)設計時，應考慮以下問題零件上各加工部位之間的裝配關(guān)系是否合理；沖壓設備和工藝裝備是否滿足模具設計要求；模具所用材料是否達到使用要求；模具制造材料和工裝結(jié)構(gòu)是否滿足生產(chǎn)制造的要求；模架和夾具結(jié)構(gòu)是否合理，能滿足生產(chǎn)需求。工藝人員在完成零件工藝分析后，對工藝文件進行詳細的分析和整理，形成相應的工藝性報告。

2.4 特殊情況

汽車覆蓋件模具在設計階段時，需考慮工藝方案的合理性，否則會造成工藝設計不合理，甚至無法制造，因此在初步工藝設計時要盡可能保證工藝方案的合理性。汽車覆蓋件模具在生產(chǎn)過程中需要進行調(diào)試，調(diào)試是將模具在加工時遇到的各種問題及缺陷進行解決，以便順利進行下一步的生產(chǎn)。調(diào)試過程中還需要對模具的制造精度進行檢驗，保證產(chǎn)品質(zhì)量達到設計要求，因此在模具制造過程中需對整個生產(chǎn)過程進行嚴格控制。

3 汽車覆蓋件模具工藝前期流程的優(yōu)化設計策略

3.1 合理設計沖壓方向

沖壓方向好壞直接關(guān)系到?jīng)_壓成形效果。沖壓方向設計時，要使沖壓方向與模具工作狀態(tài)相吻合，保證沖壓件與模具的相對位置關(guān)系。首先要保證凸模和凹模的相對位置，通常情況下，對于沖壓方向較大的沖壓件，應優(yōu)先設計凸模與凹模之間的相對位置，避免由于兩者之間的相對位置不吻合而出現(xiàn)沖壓過程中，因零件與模具相對位置不匹配而出現(xiàn)起皺、毛刺等問題。對于沖壓方向較小的沖壓件，可以設計凸模與凹模之間的相對位置，也可以通過減小凸模刃口、增大凹模刃口面積等方式來提高模具的沖壓效果。例如凸模，凸模是沖壓過程中將沖孔和拉深所需的部分材料，通過凸模的導向作用，使材料與模具上的凹?；蚱渌考a(chǎn)生相對運動，以完成沖壓動作。凸模是沖孔和拉深成形必不可少的模具結(jié)構(gòu)，在沖孔過程中，凸模直接與工件接觸，材料變形時凸模與工件之間會產(chǎn)生摩擦、阻力，從而影響到工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。因此，在設計凸模時要考慮凸模與工件之間的相對位置。對于矩形孔的沖壓件來說，其凸模采用四刃圓角銼或六刃圓角銼設計成整體刃口形狀。為保證凸模刃口尺寸和精度，凸模刃口為整體倒圓角。沖孔時，如果沖孔方向與沖床行程方向一致，則采用整體式凸模刃口。若沖孔孔向外偏斜或沖床行程方向與沖孔面不垂直時，則采用局部倒圓角。在設計凸模時，應根據(jù)沖孔和拉深件的尺寸要求以及零件形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量等方面的要求進行綜合考慮，其設計應遵循以下原則，如保證工件的位置精度、保證凸模和凹模之間有足夠的間隙，防止工件在沖壓過程中產(chǎn)生彎曲變形、保證凹模有足夠的強度和剛度，防止發(fā)生變形、滿足沖裁零件時模具結(jié)構(gòu)強度要求。在設計凹模時，應避免由于凸模尺寸過小而使沖裁力過大，使零件發(fā)生起皺、劃傷等問題，也不應因為凹模刃口太尖而使沖裁力過大，造成工件出現(xiàn)彎曲變形，讓加工質(zhì)量和硬度符合要求，防止產(chǎn)生崩刃、崩角等問題，可以根據(jù)零件的要求和材料特性選擇。

3.2 建立合理的壓料面

在沖壓汽車覆蓋件模具的過程中，通過合理的壓料面能夠使坯料成形更加穩(wěn)定，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在沖壓過程中，壓料面的選擇和設計十分重要，是決定產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素之一。在實際生產(chǎn)中，沖壓壓力越大，坯料成形就越穩(wěn)定。在設計汽車覆蓋件模具工藝前期流程時，要對壓料面進行充分考慮，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本等因素來選擇合適的壓料面。在設計沖壓壓力時，要考慮到?jīng)_壓件形狀、坯料尺寸和材料厚度等因素。例如，如果坯料厚度大于1 mm或坯料較小、材料較厚時，可以使用大壓力來完成沖壓件成型；如果坯料厚度小于1 mm或坯料較厚、材料較薄時，就不能使用大壓力進行沖壓件成型。如果采用較小的壓力進行沖壓件成型時，容易出現(xiàn)起皺、破裂等現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)過程中，由于不同類型的汽車覆蓋件模具其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率也有所不同。在進行汽車覆蓋件模具工藝前期流程設計時，要對零件的形狀和尺寸等因素進行充分考慮。在實際生產(chǎn)中，要根據(jù)不同類型的汽車覆蓋件模具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和要求來進行工藝前期流程設計。如果產(chǎn)品質(zhì)量較差或生產(chǎn)效率較低時，可以使用小壓料面；如果產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都較好時，可以采用大壓料面。

3.3 加強模具前期設計工作

在汽車覆蓋件模具工藝前期流程中，需要對具體的工藝進行規(guī)劃和設計，從而為后續(xù)工作的開展奠定基礎(chǔ)。在汽車覆蓋件模具工藝前期流程中，需要加強模具設計工作，使汽車覆蓋件模具與實際生產(chǎn)條件相符合，使汽車覆蓋件模具更具有實用性。在進行汽車覆蓋件模具設計時，要遵循一定的原則和規(guī)范，使汽車覆蓋件模具滿足相關(guān)設計標準和要求，提高汽車覆蓋件模具的整體性能，延長其使用壽命。

3.4 做好回彈模擬計算

在實際生產(chǎn)過程中，由于受到多方面因素的影響，會導致汽車覆蓋件出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，且回彈現(xiàn)象對于汽車覆蓋件的影響是非常大的。因此，在實際生產(chǎn)過程中，需要對回彈現(xiàn)象進行模擬計算，并根據(jù)實際情況進行合理控制。在實際計算過程中，需要先將板料進行網(wǎng)格劃分，然后再利用有限元軟件對板料進行模擬計算。通過對回彈模擬計算結(jié)果的分析可知，汽車覆蓋件模具工藝前期流程中的回彈模擬計算是非常重要的。在實際生產(chǎn)過程中，需要不斷地調(diào)整工藝前期流程，并在此基礎(chǔ)上對相關(guān)參數(shù)進行合理控制，從而減少或避免汽車覆蓋件模具工藝前期流程中的回彈現(xiàn)象?？梢岳糜邢拊浖Π辶线M行模擬計算，保證模擬結(jié)果的準確性。因此，在實際生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)汽車覆蓋件模具工藝前期流程的要求，對板料網(wǎng)格劃分進行合理選擇。在這一過程中，需要根據(jù)實際情況選擇合理的網(wǎng)格劃分方式，從而保證板料網(wǎng)格劃分的有效性。在此基礎(chǔ)上，需要保證計算結(jié)果的可靠性。通過對回彈量與壓邊力之間關(guān)系的分析可知，在汽車覆蓋件模具工藝前期流程中，需要根據(jù)回彈量與壓邊力之間的關(guān)系進行合理控制。因此，在此基礎(chǔ)上，需要根據(jù)實際情況對回彈量與壓邊力之間關(guān)系進行合理控制。

3.5 明確網(wǎng)格粗分細化

在對汽車覆蓋件模具進行工藝前期流程優(yōu)化設計時，首先應明確網(wǎng)格粗分細化的目的，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定對網(wǎng)格進行相應的細化。在對汽車覆蓋件模具進行工藝前期流程優(yōu)化設計時，必須確保工藝前期流程中的各環(huán)節(jié)都能夠順利完成，并提升零件表面質(zhì)量。因此，在明確網(wǎng)格粗分細化的目的后，還需要對相關(guān)工藝參數(shù)進行詳細的設計，例如：拉延筋、凸模和凹模等。通過明確各工藝參數(shù)，可為后續(xù)工作提供參考依據(jù)。例如在對汽車覆蓋件模具進行工藝前期流程優(yōu)化設計時，需要明確拉延筋等參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)制定出合理的工藝參數(shù)。例如：拉延筋直徑為20 mm、高度為120 mm、厚度為5 mm，并在此基礎(chǔ)上確定出拉延筋的高度和直徑等。通過明確這些參數(shù)，可確保拉延筋等能夠順利安裝到相應的模具中。在對汽車覆蓋件模具進行工藝前期流程優(yōu)化設計時，還需對模具進行整體結(jié)構(gòu)的分析和設計。在確定好各個工序間的關(guān)系后，再對模具整體結(jié)構(gòu)進行全面的分析和設計。

3.6 合理選擇設計軟件

目前，我國已經(jīng)出現(xiàn)了多種覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設計軟件，但其并不是非常完善，因此在選擇設計軟件時一定要綜合考慮汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設計的實際需求，并選擇合適的設計軟件。例如，在進行汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設計時，若需要對汽車覆蓋件進行拉伸成形，則可選擇 UG軟件。因為 UG軟件具有較高的數(shù)據(jù)處理能力，可實現(xiàn)對沖壓成形過程中出現(xiàn)的各種問題進行快速有效解決。CAE軟件可以有效地將汽車覆蓋件模具工藝前期流程中出現(xiàn)的各種問題進行模擬分析，并將分析結(jié)果準確地反饋給設計人員，從而實現(xiàn)對設計過程的有效控制。在對汽車覆蓋件模具進行工藝前期流程優(yōu)化設計時，需對各工序間的關(guān)系進行全面分析，以確保汽車覆蓋件模具能夠順利完成各個工序。通常情況下，應將各工序間的關(guān)系確定為以下幾點，如確定好沖壓件和凹模的位置關(guān)系、將各工序間的間隙關(guān)系確定為零件側(cè)壁的間隙應保持在0～0.5 mm，凸模與凹模之間的間隙應保持在0～0.2 mm、將沖孔、拉延和彎曲等工序間的關(guān)系確定為：沖孔和拉延等工序之間的間隙應保持在0～0.6 mm。

4 結(jié)束語

總而言之，汽車覆蓋件是汽車生產(chǎn)中不可缺少的一部分。覆蓋件產(chǎn)品在整個模具開發(fā)流程中占比較大，與其他模具相比，覆蓋件模具開發(fā)流程相對比較復雜，尤其是前期流程，包括零件工藝性分析、零件初步工藝設計、零件工藝評審等，并列舉了汽車覆蓋件工藝前期需要開展的工作及對應的工作內(nèi)容。因此生產(chǎn)人員需要對其進行分析，了解該流程特點，結(jié)合實際情況進行優(yōu)化，提高該流程整體水平，為后續(xù)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]曹彪，喬曉勇，徐冰鋒，覃策.汽車覆蓋件模具運動平衡性判據(jù)及優(yōu)化[J].鍛壓技術(shù)，2023，48（09）：190-196.

[2]王婷婷.汽車外覆蓋件沖壓模具精益規(guī)劃 [J].上海汽車，2023，（08）：58-62.

[3]張松奇.基于UG8.5的汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)面自動編程[J].機械工程與自動化，2023，（04）：57-58+62.

[4]李東生，李麗坤，蘇飛宇，陽學，梁迪迪.汽車覆蓋件模具零件間隙處理規(guī)范及應用 [J].模具工業(yè)， 2023，49（07）：32-38.