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【摘 要】 本文主要从冲压模具的发展和现状、实现汽车覆盖件模具快速响应设计的技术途径、模具图纸要求、设计过程实现五个方面对汽车覆盖件冲压模具精细化设计的关键技术进行探讨。
【关键词】 冲压模具；设计；关键技术
一、前言
随着经济的发展，人们对产品的质量要求也越来越高。所以汽车覆盖件冲压模具精细化设计是十分重要的，下文将对此问题进行分析和探讨。
二、冲压模具的发展和现状
1、模具CAD/C胡/CAE技术是模具设计制造的发展方向。计算机和网络的发展正使CAD/C胡/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
2、模具“逆向工程”的飞速发展。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。
3、先进加工手段的应用。国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度，高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型模具制造注入了新的活力，同时电火花铣削加工技术也迅速发展，也为制造复杂模具奠定了基础.模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节，近年来模具热处理的发展使用了模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术，能够制造出复杂模具，从而极大地提高了加工效率。
三、实现汽车覆盖件模具快速响应设计的技术途径
1、汽车覆盖件模具结构设计特点
（一）覆盖件模具的辅助零件基本已标准化，在尽量采用国标件（如联接件等）的同时，各模具制造厂也分别制定了自己的厂标（如起重类、导向类零件等）；
（二）由于覆盖件的不同，其模具的型面结构差别很大。模具的结构一般由模架和曲面体两部分构成，前者可用CAD模型实现，而与曲面体相关的凹模、凸模等部分难以实现参数化驱动。要实现汽车覆盖件模具的快速设计，必须对模具进行结构分析。
2、实现汽车覆盖件模具快速设计的途径
（一）对汽车覆盖件模具产品系列和结构进行模块化分析，建立汽车覆盖件模具产品的模块化设计方法和体系。
（二）把知识工程（KBE）技术引入设计系统，把企业的设计经验融入产品的设计过程。
（三）构建基于CAD商品化软件的专用设计系统，根据软件系统快速设计要求，开发相应的数据库和定义设计需要的类。
四、模具图纸要求
为了便于模具图纸管理，模具图纸作如下规定：
1、图纸使用中文，制图采用三角法，设计采用公制。
2、模具图应充分反应其结构，并包括模具零件明细表，选用的标准件应指明厂家，并提供厂家的产品样本。
3、每个零件都必须有1张反映全部工序内容的加工要领图。
4、应绘出在指定设备上的安装示意图及推杆布置图，指明推杆最大突出量和有效行程。
5、指出模具的加工基准、压力机中心线、压力中心。
6、模具结构总图需经确认会签后，模具方可投入生产制作。
7、有关修改内容需反映到模具资料上，并有相应的修改标记。
五、汽车零件冲压模具精细化设计的关键步骤
1、选择冲裁模类型需考虑的关键步骤
（一）看冲裁件的工艺性是否符合冲裁加工的工艺要求，所以，冲裁件的工艺性对冲裁件的质量、模具寿命和效率影响较大。
（二）冲裁件的材料利用率关系到排样方法，根据冲裁件的形状选择少废料和无废料排样
（三）冲裁件的内外形转角處避免清角，在各直线或曲线的连接处应具有适宜的圆角相连，尽可能用R>0.25t（t为材料厚度）的圆角半径代替冲裁件的尖角；
（四）尽量的避免冲裁件上过长的悬臂与狭槽其宽度和深度b≥1.5t，对于高碳钢及合金钢，此值应增大30%～50%，对于黄铜、紫铜和铝，此值应减小20%～25%。
（五）冲裁件孔与孔之间，孔与零件边缘之间壁厚应≥0.7～1.3t，因受到模具强度与零件质量的限制，其值不能太小。在弯曲或拉深件上冲孔时，孔与零件边缘之间壁厚应≥R+0.5t
（六）冲裁件冲孔时，孔的最小尺寸需考虑孔的要求形状与材料的机械性能与材料的厚度；
（七）冲裁件公差要求，当模具结构合理，且制造公差等级较高，零件厚度在1mm左右时，冲裁件的公差可达IT10级（即可达一般汽车零件的加工要求），对高于IT10级得冲裁件，应在模具机构和制造公差等方面采取措施或采用整修、精冲等工艺达到零件公差等级要求。
2.选择弯曲模类型需考虑的关键步骤
（一）弯曲件的工艺性包括尺寸标注，结构界限、公差等级、角度公差和弯曲件的自然现象。
（二）弯曲件的工序设计对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形等工件，可以采用一次弯曲成形，对于形状较为复杂的弯曲件，一般需要采用两道、三道工序弯曲成形，笔者建议对于某些尺寸小，材料薄，形状较复杂的弹性接触件，最好采用一次复合弯曲或成形较为有利。如采用多次弯曲，则定位不易准确，操作不方便，同时材料经过多次弯曲也易失去弹性；对于批量大的弯曲件，为了提高生产率，采用多工序的冲裁、弯曲、切断连续工艺成形。
（三）展开尺寸的计算弯曲件展开尺寸的计算方法常用的先把零件分成直线和圆弧部分，根据零件的标注尺寸即可得。圆弧部分的尺寸是根据中性层计算的。中性层的长度在弯前和弯后并不改变，只是从直的变成弯的。
3.选择复合模类型需要考虑的关键性步骤
（一）复合模的特点适合产品的批量生产，模架的闭合高度比一般的冲裁模高，它在压力机一次工作中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具，是不同工序的组合，可提高生产的效率，但需要考虑模具的强度； （二）根据产品的设计工艺性来选择倒装或者顺装复合模类型很关键，复合模的最小壁厚，倒装复合模的冲孔废料梗塞在凸凹模的型孔内，靠冲孔凸模依次推出，同时卡在凸凹模型孔内的废料有好几片，因此增加了废料对凸凹模的涨裂力，所以它不能冲制孔径太小，孔壁太薄的零件。
六、设计过程实现
进行汽车覆盖件模具结构设计的依据，就是三维的数学模型，即覆盖件冲压工艺型面。下面，我们介绍以三维覆盖件冲压工艺型面为设计依据，利用Pro/Engineer的功能模块对轿车行李箱后盖拉延模进行设计的过程：
1、根据上游得到汽车覆盖件的冲压工艺型面，得到凹模型面、凸模型面和压边圈型面。
2、通过人机交互得到凹模型面、凸模型面和压边圈型面的数据，如长、宽、高；水平面和垂直面内的轮廓线。
3、根据型面数据和轮廓线，在Pro/Layout中建立总设计任务书（Layout）。该设计任务书以二维图的形式表达模具的总体结构，确定模具结构的总体尺寸，如模具的闭合高度、最大宽度、最大长度；模具零件的长、宽、高；模具零件之间的装配关系等。在总设计任务书中确定的尺寸只能在总设计任务书中修改，在后续的设计模块中不能进行修改。
4、根据总设计任务书，综合所有的上游信息（如型面、冲压设备参数等），由推理机根据模具设计准则库中的规则进行判断、推理，在人机交互下完成模具结构的三维设计。
（一）在Pro/Part中进行零件的三维模型设计，主要是工作零件，如凹模、凸模、压边圈等。
（二）调用模具标准件库、常用件库中的零件，如墊板、导柱、导套、顶杆、螺钉等。
（三）在Pro/Assembly中定义各零件间的位置关系和约束关系，将零部件组装为三维装配模型；也可调用典型模具结构库中的装配模型，在三维装配模型中进行零部件的替换、修改、删除或增加。
七、结束语
总之，对汽车覆盖件冲压模具精细化设计需要掌握关键性技术，才能更好的控制成本，提高产品的质量及工作效率，加强对设计人员的专业培训也是十分关键的。
参考文献：
[1]韩建国.汽车覆盖件冲压方向的优化分析.制造业自动化.2013年3月，第2期，166-168.
[2]阮雪榆.KBE关键技术及其在现代模具智能设计中的应用.锻压技术.2012年4月，第4期，243-247.
[3]卢金火.汽车覆盖件模具CAD/CAM一体化技术的研究.汽车工艺与材料.2013年10月，第9期，110-115.
【关键词】 冲压模具；设计；关键技术
一、前言
随着经济的发展，人们对产品的质量要求也越来越高。所以汽车覆盖件冲压模具精细化设计是十分重要的，下文将对此问题进行分析和探讨。
二、冲压模具的发展和现状
1、模具CAD/C胡/CAE技术是模具设计制造的发展方向。计算机和网络的发展正使CAD/C胡/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
2、模具“逆向工程”的飞速发展。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。
3、先进加工手段的应用。国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度，高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型模具制造注入了新的活力，同时电火花铣削加工技术也迅速发展，也为制造复杂模具奠定了基础.模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节，近年来模具热处理的发展使用了模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术，能够制造出复杂模具，从而极大地提高了加工效率。
三、实现汽车覆盖件模具快速响应设计的技术途径
1、汽车覆盖件模具结构设计特点
（一）覆盖件模具的辅助零件基本已标准化，在尽量采用国标件（如联接件等）的同时，各模具制造厂也分别制定了自己的厂标（如起重类、导向类零件等）；
（二）由于覆盖件的不同，其模具的型面结构差别很大。模具的结构一般由模架和曲面体两部分构成，前者可用CAD模型实现，而与曲面体相关的凹模、凸模等部分难以实现参数化驱动。要实现汽车覆盖件模具的快速设计，必须对模具进行结构分析。
2、实现汽车覆盖件模具快速设计的途径
（一）对汽车覆盖件模具产品系列和结构进行模块化分析，建立汽车覆盖件模具产品的模块化设计方法和体系。
（二）把知识工程（KBE）技术引入设计系统，把企业的设计经验融入产品的设计过程。
（三）构建基于CAD商品化软件的专用设计系统，根据软件系统快速设计要求，开发相应的数据库和定义设计需要的类。
四、模具图纸要求
为了便于模具图纸管理，模具图纸作如下规定：
1、图纸使用中文，制图采用三角法，设计采用公制。
2、模具图应充分反应其结构，并包括模具零件明细表，选用的标准件应指明厂家，并提供厂家的产品样本。
3、每个零件都必须有1张反映全部工序内容的加工要领图。
4、应绘出在指定设备上的安装示意图及推杆布置图，指明推杆最大突出量和有效行程。
5、指出模具的加工基准、压力机中心线、压力中心。
6、模具结构总图需经确认会签后，模具方可投入生产制作。
7、有关修改内容需反映到模具资料上，并有相应的修改标记。
五、汽车零件冲压模具精细化设计的关键步骤
1、选择冲裁模类型需考虑的关键步骤
（一）看冲裁件的工艺性是否符合冲裁加工的工艺要求，所以，冲裁件的工艺性对冲裁件的质量、模具寿命和效率影响较大。
（二）冲裁件的材料利用率关系到排样方法，根据冲裁件的形状选择少废料和无废料排样
（三）冲裁件的内外形转角處避免清角，在各直线或曲线的连接处应具有适宜的圆角相连，尽可能用R>0.25t（t为材料厚度）的圆角半径代替冲裁件的尖角；
（四）尽量的避免冲裁件上过长的悬臂与狭槽其宽度和深度b≥1.5t，对于高碳钢及合金钢，此值应增大30%～50%，对于黄铜、紫铜和铝，此值应减小20%～25%。
（五）冲裁件孔与孔之间，孔与零件边缘之间壁厚应≥0.7～1.3t，因受到模具强度与零件质量的限制，其值不能太小。在弯曲或拉深件上冲孔时，孔与零件边缘之间壁厚应≥R+0.5t
（六）冲裁件冲孔时，孔的最小尺寸需考虑孔的要求形状与材料的机械性能与材料的厚度；
（七）冲裁件公差要求，当模具结构合理，且制造公差等级较高，零件厚度在1mm左右时，冲裁件的公差可达IT10级（即可达一般汽车零件的加工要求），对高于IT10级得冲裁件，应在模具机构和制造公差等方面采取措施或采用整修、精冲等工艺达到零件公差等级要求。
2.选择弯曲模类型需考虑的关键步骤
（一）弯曲件的工艺性包括尺寸标注，结构界限、公差等级、角度公差和弯曲件的自然现象。
（二）弯曲件的工序设计对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形等工件，可以采用一次弯曲成形，对于形状较为复杂的弯曲件，一般需要采用两道、三道工序弯曲成形，笔者建议对于某些尺寸小，材料薄，形状较复杂的弹性接触件，最好采用一次复合弯曲或成形较为有利。如采用多次弯曲，则定位不易准确，操作不方便，同时材料经过多次弯曲也易失去弹性；对于批量大的弯曲件，为了提高生产率，采用多工序的冲裁、弯曲、切断连续工艺成形。
（三）展开尺寸的计算弯曲件展开尺寸的计算方法常用的先把零件分成直线和圆弧部分，根据零件的标注尺寸即可得。圆弧部分的尺寸是根据中性层计算的。中性层的长度在弯前和弯后并不改变，只是从直的变成弯的。
3.选择复合模类型需要考虑的关键性步骤
（一）复合模的特点适合产品的批量生产，模架的闭合高度比一般的冲裁模高，它在压力机一次工作中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具，是不同工序的组合，可提高生产的效率，但需要考虑模具的强度； （二）根据产品的设计工艺性来选择倒装或者顺装复合模类型很关键，复合模的最小壁厚，倒装复合模的冲孔废料梗塞在凸凹模的型孔内，靠冲孔凸模依次推出，同时卡在凸凹模型孔内的废料有好几片，因此增加了废料对凸凹模的涨裂力，所以它不能冲制孔径太小，孔壁太薄的零件。
六、设计过程实现
进行汽车覆盖件模具结构设计的依据，就是三维的数学模型，即覆盖件冲压工艺型面。下面，我们介绍以三维覆盖件冲压工艺型面为设计依据，利用Pro/Engineer的功能模块对轿车行李箱后盖拉延模进行设计的过程：
1、根据上游得到汽车覆盖件的冲压工艺型面，得到凹模型面、凸模型面和压边圈型面。
2、通过人机交互得到凹模型面、凸模型面和压边圈型面的数据，如长、宽、高；水平面和垂直面内的轮廓线。
3、根据型面数据和轮廓线，在Pro/Layout中建立总设计任务书（Layout）。该设计任务书以二维图的形式表达模具的总体结构，确定模具结构的总体尺寸，如模具的闭合高度、最大宽度、最大长度；模具零件的长、宽、高；模具零件之间的装配关系等。在总设计任务书中确定的尺寸只能在总设计任务书中修改，在后续的设计模块中不能进行修改。
4、根据总设计任务书，综合所有的上游信息（如型面、冲压设备参数等），由推理机根据模具设计准则库中的规则进行判断、推理，在人机交互下完成模具结构的三维设计。
（一）在Pro/Part中进行零件的三维模型设计，主要是工作零件，如凹模、凸模、压边圈等。
（二）调用模具标准件库、常用件库中的零件，如墊板、导柱、导套、顶杆、螺钉等。
（三）在Pro/Assembly中定义各零件间的位置关系和约束关系，将零部件组装为三维装配模型；也可调用典型模具结构库中的装配模型，在三维装配模型中进行零部件的替换、修改、删除或增加。
七、结束语
总之，对汽车覆盖件冲压模具精细化设计需要掌握关键性技术，才能更好的控制成本，提高产品的质量及工作效率，加强对设计人员的专业培训也是十分关键的。
参考文献：
[1]韩建国.汽车覆盖件冲压方向的优化分析.制造业自动化.2013年3月，第2期，166-168.
[2]阮雪榆.KBE关键技术及其在现代模具智能设计中的应用.锻压技术.2012年4月，第4期，243-247.
[3]卢金火.汽车覆盖件模具CAD/CAM一体化技术的研究.汽车工艺与材料.2013年10月，第9期，110-115.