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摘要：汽车模具作为我国模具行业的支柱，在行业发展中发挥着重要的作用。伴随着汽车生产周期的缩短，对汽车模具的生产要求日益提高。延长汽车模具的使用寿命、减小汽车模具开发生产周期、提升汽车模具制造的精确度、增强汽车模具设计制造能力是现阶段汽车模具行业需要解决的首要问题。本文结合汽车覆盖件模具的结构，分析汽车覆盖件模具制造的技术，探讨了汽车覆盖件模具制造工艺。
关键词：汽车覆盖件；模具制造；工艺
一、车覆盖件模具的结构
在覆盖件模具的冲压过程中，应该时刻关注模具的受力和变形，这是在使用新技术、新材料下应该关注的重点。在实际的板料成形的过程中，冲头的速度一般保持在0.1-1m/s，该问题属于准静态的连续介质力学问题。所以，可以将这个冲压过程分为n部处理，当提取第n步的最后时刻的荷载，并分别当作一个工程状况加载到模具的结构上进行结构分析，接着讲所分析的结果连接起来就能够获得整个冲压过程中的模具的受力和变形情况。该过程主要分为以下几个部分：第一，模具的几何信息的提取，其中包括模具的型面和模具的三维实体数据；第二冲压模拟与有限元分析的预处理，主要是划分网格，利用常用的前处理软件HyperMesh进行处理，将划分好的模面网格传送给冲压模拟程序PAM STAMP，与此同时，在面网格的基础上再划分体网格，一遍以后结构分析使用；第三，冲压过程的模拟，主要是通过模拟得到的冲压过程中的各个关键时刻板料对模具的作用力，再导出设定的时刻的节点力的数据文件，利用PAM STAMP 2G来完成；第四，接力点荷载的施加；第五，有限元的求解和分析，对于每一个时刻施加了节点力荷载的模型来急需设置，再加上中立以及约束必要的节点位移，这样可以对每一个时刻的模型分别求解。
二、汽车覆盖件模具制造的技术分析
2.1 CAD/CAE/CAM技术
在汽车覆盖件模具的制造中，一般都会涉及CAD/CAE/CAM技术，分别为计算机辅助设计、计算机辅助求解和计算机辅助制造。这三种技术主要应用在汽车覆盖件模具的设计制造环节。CAD/CAE/CAM技术依靠的设备主要有两种，即数控机床和计算机，还要采用数学、力学模型。CAD/CAE/CAM技术应用的范围也比较广泛，主要在模具设计、制造工艺以及模具成型分析等环节中具有重大的应用价值。
在汽车覆盖件的制造过程中，一般还需要用到CAM技术，这种技术跟传统的技术相比，具有生产周期短、加工精度高等优势。比如在车身开发环节中，传统的方法就是利用实物模型来指代车身表面的几何信息，这样的方法在传递的过程中容易发生很多问题，比如数据传递误差、模型发生变形等。而现在采用CAM技术之后，它可以将制造工艺模型这个环节省略，从而缩短生产周期。在CAM技术中，先将产品设计图、零部件的特征点元素以及工艺数据输入电脑，完成一系列的输入工作后，再利用相关的软件绘制出曲线和曲面，根据这些绘制出来的曲线和曲面建立数学模型，即关于零部件表面形状的模型，最后就可以生成数控加工所需要的刀具轨迹文件，从而加工所需要的零件表面。
2.2 CAPP技术
在汽车覆盖件模具的制造中，需要建立模具CAPP系统，其方法一般有两种。第一种方法：先分析和归纳模具实际制造中所积累的知识和经验，得出足够的典型工艺卡，在此基础上对其进行变异、编辑处理工作，最后生成一种符合生产需要的工艺卡。使用这种方法时，特别需要注意做好以下两个方面的工作：一，在选择模具图纸时，一定要注意选择那些代表性比较强的图纸，然后再组织一些具有丰富经验的人员设计工艺文件，最后还要邀请一些技术专家结合各方面的影响因素，比如厂家的实际工艺水平、工人的技术水平、设备的状况等，认真讨论工艺方案的先进性和实用性；二，充分考虑汽车覆盖件模具的规律性，建立一个典型性比较强的工艺卡。第二种方法：结合汽车覆盖件模具零件的形状特征、热处理条件以及加工精度等问题，在此基础上对零件的加工特征进行归纳和提炼，然后定义零件的特征模型，最后开发出相应的模具CAPP系统。
三、汽车覆盖件模具制造工艺
3.1确定加工工艺
加工工艺涉及的范围较广，小至装夹，大到加工制造，这些均由各个工艺构成。装夹时应加工压板压在垫块上方，千斤顶叠加时禁止超过两个，即便压板下方不可放置垫铁，也应加设千斤顶进行辅助支撑，在利用千斤顶时，一定要使用百分表在该模具位置校验零位，再旋转千斤顶，并观察百分表指针是否发生变动。一个科学、可行且完整的工艺应包含具体的加工对象名称、确切的公差精确度要求、全面的加工工序、严格的核对程序。
3.2选用设备参数
先进的加工技术与新型设备是提升生产效率和保障产品质量的基础。现阶段，数控加工已经由原来的单纯的型面加工过渡到型面与结构面的综合加工。据丰田等汽车大量的覆盖件模具的制造经验可知，现阶段，由六台数控机床构成模具加工生产线能够较好地满足模具系统的制造。日本大偎机床和沈阳机床是最为常用的机床。模具的加工可分为精加工、半精加工和粗加工，对于不同的加工方式应在不同的机床中操作。
3.3选择编程策略
在数据、加工工艺和设备近似完善的前提下，编程策略是最能反映模具表面质量的指标，刀具轨迹在模具表面的加工状态最能反映质量，本文列举了以下几项内容：科学开粗方式如何稳步实现，进而提高生产效率，节省成本；外形不同的产品如何选择合理的加工方式，进而提高产品质量。这是现阶段我国汽车覆盖件制造厂家共同面临的问题，因产品要求日益严格、模具质量要求逐渐提高，绝大部分生产商家无法避免地面临上述问题。本文列举门外拉延凸模，分别使用球刀和牛鼻刀，其中国球刀是传统开粗工具，牛鼻刀是现代开粗工具。
由图表数据可知，在其余条件相同的前提下，牛鼻刀和球刀相比更加合适，其开粗效率提高了32%，且也加强了机床的受力稳定性和安全性。因此，选择编程策略时，依据具体的外形条件和区域重要程度选择多种加工方式。例如，在前门外拉延凸模中，单纯的平行加工、三维偏置加工具有一定的缺陷，具体表现在刀路拐角位置有拐角折痕，这会在产品表面遗留清晰的刀痕，这对外板件模具而言是禁止出现的。虽然平行加工和三维偏置加工相比，效果相对较好，但是在陡壁位置存在部分刀路步距差异，这也会产生局部型面加工不合格的现象，最终影响模具表面质量。参照新型的加工理念，针对不同的位置应选择多种加工方式共同完成的模式，对于前门外板拉延凸模的加工，在加工前门外板拉延凸模型面时，采用九十度平行加工，工艺补充面采用三维偏置加工，这种结合的加工的方式效果良好。针对不同的部位和外形特征选择相应的加工方式共同结合完成加工，具有重要部位刀路均匀、表面质量良好、无划痕、降低刀具的磨损程度的优点，且在刀路的连接位置不存在清晰的刀痕，减小了机床负载。
四、结语
随着当代高强度钢板等新型材料的出现、伺服压力机等新的冲压设备的应用，这些都对传统的覆盖件模具发起了新的挑战。因此，在覆盖件冲压模具的制造中，应当先利用冲压模拟软件来得到冲压过程中板料对模具施加的作用力，然后再将得到的作用力施加到模具的有限元模型上进行有效的机构优化和分析。
参考文献：
[1]陈寅.浅谈汽车覆盖件模具制造工艺[J].企业导报，2013（6）.
[2]曹振雨.浅谈汽车覆盖件模具设计与制造[J].精密制造与自动化，2013（2）.
论文作者:黄桂宛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/2/3
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