轿车车身覆盖件模具设计

轿车覆盖件模具是轿车生产的主要模具。现以轿车覆盖件冲压模具为例，从以下几方面介绍其设计制造思路：

设计原则

轿车覆盖件模具设计应遵循以下基本原则：

（1）冲压方向的确定必须合理。轿车覆盖件冲压方向设计是否合理，决定着能否拉伸出满意的覆盖件产品，而且直接影响到工艺补充部分多少和压料面的形状以及模具硬度和使用寿命。

（2）压料面形状的确定必须有效。覆盖件拉伸成形的压料面形状是保证拉伸过程中材料不破裂和顺利成形的首要条件。为实现这个目的，应使压料面形成一定的倾斜角来降低拉伸深度，同时形成平压料面来实现最佳压料效果。还必须通过压料圈和凸模形状保持一定几何关系，使材料在拉伸过程中始终处于紧张状态能平稳地紧贴凸模，不允许有多余的材料产生皱纹，且保持最佳压料效果。为确保压料面平滑光顺使毛料向凹模型腔内流动，压料面不得有局部鼓包、凹坑和下陷。如果压料面是拉伸件本身的凸缘且其上有凸起和下陷时，应增加整形工序。压料面和冲压方向的夹角大于90°时，会增加进料阻力，因此是不可取的。

（3）工艺补充面的确定必须充分。工艺补充面既是实现拉伸的条件，又是增加变形程度和提高零件钢度的必要补充。它将直接影响到拉伸成型以及后续的修边、整形、翻边等工序。

（4）模具设计必须整体规划。对于轿车覆盖件深冲模具的设计必须结合日后工艺，合理进行整体规划，应采用多次级进模具的设计方案，在尽可能保证产品形变回弹量、表面质量等前提下，减少级进次数，以帮助企业减少模具制造成本、保养成本，提高生产节拍。

冲压模具设计关注点

轿车覆盖件模具设计还必须注意这几个关注点：

（1）拉伸件的圆角和直线设计。拉伸件有圆角和直线部分时，在直线部分设置拉伸筋，使进料速度得到平衡；如果在拉伸件直线部分的深度浅的部分设置了拉伸筋，那么深度深的直线部分就不必设置拉伸筋。

（2）模具内外圈设计。浅拉伸件的圆角和直线部分均应设置拉伸筋，但圆角部分只可设置一条拉伸筋，而直线部分则可设置1-3条拉伸筋；如果有多条拉伸筋时，就应是“外松内紧”，即模具外圈拉伸筋“松”些，而模具内圈拉伸筋“紧”些，这样通过改变拉伸筋高度就能达到这个目的。

（3）拉伸筋轮廓应呈凸凹曲线形状。在凸曲线部分应设置宽度拉伸筋。而在凹曲线部分可以不设置拉伸筋；拉伸筋或者拉伸槛应尽量靠近拉伸筋模圆角，这样可以增加材料利用率和减少模具外廓尺寸，但要考虑不要影响修边模的强度。

制造步骤

轿车覆盖件模具的制造主要有以下几个步骤：

（1）模具概念设计。轿车车身是复杂的自由曲面集合体，覆盖件概念设计一般是采用CAD三维造型软件实现的，对所需分析数据及其关系进行抽象和概括，并建立计算机数据处理后的基础模型。概念设计也是对客观实体的数据抽象，它反映了实体的具体属性和实体之间的关系，从而将具体实体抽象到数据模型。因此，通过概念设计可以确定各覆盖件实体及其属性之间的关系。具体到轿车覆盖件拉伸模具的设计，实体就是拉伸模具在设计过程中起决定性作用的对象，就是对实体从不同方面建立的数据模型。

（2）模具实体设计。覆盖件实体设计一般是采用CAE有限元分析仿真软件实现的，应用CAE技术必须注意这几点：首先应充分了解被加工覆盖件的材料牌号、材料规格、材料延伸率和最大展开面积等材料性能，并正确预测覆盖件实体冲压时可能产生的起皱、破裂、表面质量、回弹等缺陷。其次应充分考虑轿车覆盖件冲压模具实体设计时选用的材料属性，如材料规格、材料牌号和材料强度等，并正确掌握冲压模具和冲压设备连接方式以及连接尺寸等要求。最后应充分了解冲压设备属性，如冲压设备型号、过载保护压力、离合器压力、气垫顶出压力、移动工作压力、压机行程距离等。

（3）模具符合性验证。模具符合性验证就是验证模具安装尺寸、模具硬度、定位销和定位块位置、模腔尺寸等是否符合设计图纸的规定要求，以及组装后验证模具是否符合设计图纸规定的装配调正技术条件要求，也就是模具尚未安装到使用设备的静态验证。

（4）模具适用性验证。模具适用性验证就是在模具满足符合性验证后，将组装好的模具安装到规定设备，按规定产品来验证规定工艺参数、规定批量生产能力的动态验证。适用性验证目的是验证该模具加工产品是否符合产品图纸要求和产品装配性能要求。因此，适用性验证结论应得到主要用户的确认。

轿车覆盖件的生产组织

现以轿车覆盖件中比较复杂的主要零件车顶为例，介绍轿车车身覆盖件的冲压生产线组织。

生产组织思路

轿车企业冲压生产线设计的思路可以归纳为以下几点：

（1）应最大限度地发挥轿车覆盖件冲压设备的生产效率。为达到轿车覆盖件冲压设备优化配置目的，轿车企业一定要对生产设备的使用性能、使用范围、使用维护和模具快速换模辅件进行全面考虑。因此，企业在进行轿车覆盖件冲压生产线设计时，就应将企业现有冲压设备固定资产存量和新增固定资产增量一起考虑，才能最大限度地发挥企业固定资产的生产效率。

（2）应事前作好可行性调研。轿车企业在引进冲压线及其相关设备配置时，既要防止引进那些过时的设备，又要考虑所引进的技术和设备要符合国情、符合企业的实际使用能力，并满足不同的产品品种、产品规格和产品系列的要求。

（3）应对轿车冲压覆盖件质量特性进行充分研究。轿车覆盖件检测项目立项是质量控制基础，其检测项目立项有二个依据和二个原则：第一个依据是车身各覆盖件形成后，必须以满足用户确定的测量点和装配点为产品测量基准点，第二个依据是车身各覆盖件形成后，必须以变形最小点为产品测量基准点；第一个原则就是车身各覆盖件的测量项目确定，必须是根据各覆盖件的关键特性和过程特性来确定；第二个原则就是车身各覆盖件的测量，必须是最快速、最精确的测量方法。也就是说轿车车身各覆盖件的成形和拉伸质量控制要求不同，那么各类覆盖件检测项目确定和检测仪器配备就必须针对影响产品性能以及材料成形和拉伸的特殊要求。

（4）应尽量考虑辅助设备对整条冲压生产线的协调性。企业在进行轿车冲压线设计时，首先要考虑轿车冲压线的作业机械手配置、快速换模辅件和运输能力满足各类产品生产能力要求，以实现产品流转畅通、减少模具换模时间和减少搬运量，而且要有相应的产品周转场地；其次应尽量考虑采用物流输送线来保证整条生产线协调性；最后为确保轿车覆盖件产品质量，应充分考虑冲压模具清洗或模具整修等辅助处理系统的配置。

生产线的生产组织

现以轿车四门两盖为例介绍该产品冲压生产线的生产组织。#p#分页标题#e#

（1）冲压原材料准备。轿车覆盖件冲压原材料准备有效实施的主要工作有这几项：首先是按企业产品生产能力大小来确定冲压原材料准备区域面积、相应标识和相应的运输设备；其次是按生产部门发出的《生产指令单》来核定材料牌号、材料规格、产品批号和产品数量；最后是按工艺部门设计的《产品任务流转卡》要求填写，将准备的冲压件原材料和填写的《产品任务流转卡》送冲压生产线交相关人员确认。

（2）冲压生产线的生产组织。覆盖件冲压一般是按照产品复杂程度来确定工艺流程。轿车左/右前门内板冲压工艺流程为双边拉延、再拉延+修边冲孔+侧修边、修边冲孔、翻边冲孔、冲孔+侧冲孔+侧修边、整形这六个生产工序，而冲压生产线的生产组织是能否有效实现生产线正常生产为关键。因此，覆盖件冲压生产线的生产组织必须注意这几点：首先是冲压设备的规范调整。应按每道工序规定的《产品冲压工艺卡》要求正确调整每台冲压设备的设备参数，调整参数有滑块夹紧装置数量、滑块闭合高度、连支承闭合高度、平衡缸压力、增压缸压力、工作速度、滑块回程速度等，同时还必须对每台冲压设备配合使用的辅助设备进行规范调整，如作业机器手的运动轨迹和前后自动送料机构驱动速度的调整；最后是冲压模具位置的正确调整。冲压模具位置的正确调整，应注意模具支承部件数量、下模具压板螺栓数量、模具定位销、气顶杆位置、上下气垫压力和气垫顶捧数量的调整。

（3）冲压生产线的定时检查。冲压生产线的定时检查，首先是检查生产设备和辅助设备的过载保护、配料夹紧力、离合器开启压力等参数的正确性；其次是检查产品实物质量的稳定性，检查项目有材料缺陷、暗伤、开裂、切边毛刺、孔毛刺、拉毛、滑痕迹、起皱、麻点等。如果发现缺陷就必须按规定要求填写在检验记录卡。最后是成品的样件检查，按规定频次将合格产品放在样架上进行检查。

冲压模具整理

由于轿车覆盖件模具决不允许模具表面有不清洁和缺陷，这样轿车覆盖件模具整理是十分重要的，就必须考虑模具清洗和模具整修等整理要求的确定。

（1）覆盖件模具清洗。当轿车覆盖件模具加工到规定批次时，必须消除模具表面的不清洁，避免影响覆盖件表面质量。模具表面清洗必须控制水压和清洗液配方。

（2）覆盖件模具表面质量检查。当加工时，发现有毛刺、拉毛、滑痕迹、起皱、麻点等缺陷时，就必须立即对模具表面质量进行检查，并用200目以上精细纱皮对模具表面进行清理，模具清理必须使用专门培训人员和对表面清理使用的纱皮目数严格控制，并对轿车覆盖件模具清理的表面质量进行严格检查。

（3）覆盖件模具的周期鉴定。当覆盖件模具使用到一定批次时，应当对覆盖件模具进行周期鉴定，检查重点是模具易损件的极限尺寸。如果易损件的极限尺寸已达到规定量时，就必须考虑易损件的更换，必须注意：模具易损件更换后应对轿车覆盖件模具进行全尺寸验证。

轿车覆盖件质量控制

轿车冲压覆盖件的质量控制就是针对不同覆盖件产品质量特性、按不同的测量方法、对不同轿车覆盖件进行测量的过程。其质量控制方法有以下几种：

（1）轿车覆盖件原材料质量特性验证。轿车覆盖件产品在成型过程中一般都要经过多次拉伸，这样对影响冲压件成形和拉伸的特殊项目就必须进行验证。原材料符合性验证就是对所使用原材料进行外形、尺寸、机械性能、化学成份等项目的验证，这些验证都是按照检验指导书的规定项目、方法、频次和材料标准判定准则要求进行。

（2）轿车覆盖件产品尺寸验证。轿车四门两盖等产品的覆盖件冲压尺寸一般是用标准样架来进行抽样检验，以确定这些覆盖件产品尺寸是否符合规定。标准样架是根据轿车四门两盖等覆盖件产品的外形尺寸和装配要求设计制造的，为确保轿车四门两盖等覆盖件产品冲压尺寸，对这些标准样架的测量点要定期检定，每天还要用标准样件对测量点进行校正，有关人员对标准样架尺寸的检测结果、样架测量点的检定结果和样架测量点的校正结果，按规定进行记录和分析尺寸稳定性。

（3）轿车覆盖件产品装配位置尺寸验证。轿车四门两盖、左、右侧围和车身冲压件装配位置尺寸验证，一般是采用柔性检具和悬臂三座标测量仪来检测，并由三坐标测试室来定期控制这些检测仪器的稳定性和分析这些检测数据。这些覆盖件产品外形复杂，制造和使用标准样架难度较大，因此汽车企业一般都采用柔性检具来检测这些零件尺寸。目前国外轿车企业已广泛采用激光测量仪来对制造的车身进行100%在线测量，在线测量系统是目前世界主流汽车制造厂商广泛采用的测量系统，它通过安装在机器人上的激光测头和照相机对车身上的面、孔和槽进行采样和测量，具有比采用的三座标测量抽检车身质量水平又有较大提高。在线测量系统具有测量时间短、100%测量、实时偏差检测、实时报警等优势。通过在线测量系统和三座标测量的优势互补，可以更好地掌握车身的尺寸状态，为提高车身尺寸质量提供帮助。必须注意：每批轿车覆盖件的各类总成检测采集到数据应是在相同生产工艺状况下完成的，并保持每批轿车各类覆盖件总成的生产批号。经检验合格的覆盖件各类总成应按批号建立发放记录，以备追溯性检查使用。凡在检验中发现各类总成的缺陷产品，必须按生产批号做好检验记录和汇总分析，同时由相关部门制订纠正措施和进行质量改进