轎車車身覆蓋件模具設計

 轎車覆蓋件模具是轎車生產的主要模具?，F(xiàn)以轎車覆蓋件沖壓模具為例，從以下幾方面介紹其設計制造思路：

 設計原則

 轎車覆蓋件模具設計應遵循以下基本原則：

 （1）沖壓方向的確定必須合理。轎車覆蓋件沖壓方向設計是否合理，決定著能否拉伸出滿意的覆蓋件產品，而且直接影響到工藝補充部分多少和壓料面的形狀以及模具硬度和使用壽命。

 （2）壓料面形狀的確定必須有效。覆蓋件拉伸成形的壓料面形狀是保證拉伸過程中材料不破裂和順利成形的首要條件。為實現(xiàn)這個目的，應使壓料面形成一定的傾斜角來降低拉伸深度，同時形成平壓料面來實現(xiàn)最佳壓料效果。還必須通過壓料圈和凸模形狀保持一定幾何關系，使材料在拉伸過程中始終處于緊張狀態(tài)能平穩(wěn)地緊貼凸模，不允許有多余的材料產生皺紋，且保持最佳壓料效果。為確保壓料面平滑光順使毛料向凹模型腔內流動，壓料面不得有局部鼓包、凹坑和下陷。如果壓料面是拉伸件本身的凸緣且其上有凸起和下陷時，應增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾角大于90°時，會增加進料阻力，因此是不可取的。

 （3）工藝補充面的確定必須充分。工藝補充面既是實現(xiàn)拉伸的條件，又是增加變形程度和提高零件鋼度的必要補充。它將直接影響到拉伸成型以及后續(xù)的修邊、整形、翻邊等工序。

 （4）模具設計必須整體規(guī)劃。對于轎車覆蓋件深沖模具的設計必須結合日后工藝，合理進行整體規(guī)劃，應采用多次級進模具的設計方案，在盡可能保證產品形變回彈量、表面質量等前提下，減少級進次數，以幫助企業(yè)減少模具制造成本、保養(yǎng)成本，提高生產節(jié)拍。

 沖壓模具設計關注點

 轎車覆蓋件模具設計還必須注意這幾個關注點：

 （1）拉伸件的圓角和直線設計。拉伸件有圓角和直線部分時，在直線部分設置拉伸筋，使進料速度得到平衡；如果在拉伸件直線部分的深度淺的部分設置了拉伸筋，那么深度深的直線部分就不必設置拉伸筋。

 （2）模具內外圈設計。淺拉伸件的圓角和直線部分均應設置拉伸筋，但圓角部分只可設置一條拉伸筋，而直線部分則可設置1-3條拉伸筋；如果有多條拉伸筋時，就應是“外松內緊”，即模具外圈拉伸筋“松”些，而模具內圈拉伸筋“緊”些，這樣通過改變拉伸筋高度就能達到這個目的。

 （3）拉伸筋輪廓應呈凸凹曲線形狀。在凸曲線部分應設置寬度拉伸筋。而在凹曲線部分可以不設置拉伸筋；拉伸筋或者拉伸檻應盡量靠近拉伸筋模圓角，這樣可以增加材料利用率和減少模具外廓尺寸，但要考慮不要影響修邊模的強度。

 制造步驟

 轎車覆蓋件模具的制造主要有以下幾個步驟：

 （1）模具概念設計。轎車車身是復雜的自由曲面集合體，覆蓋件概念設計一般是采用CAD三維造型軟件實現(xiàn)的，對所需分析數據及其關系進行抽象和概括，并建立計算機數據處理后的基礎模型。概念設計也是對客觀實體的數據抽象，它反映了實體的具體屬性和實體之間的關系，從而將具體實體抽象到數據模型。因此，通過概念設計可以確定各覆蓋件實體及其屬性之間的關系。具體到轎車覆蓋件拉伸模具的設計，實體就是拉伸模具在設計過程中起決定性作用的對象，就是對實體從不同方面建立的數據模型。

 （2）模具實體設計。覆蓋件實體設計一般是采用CAE有限元分析仿真軟件實現(xiàn)的，應用CAE技術必須注意這幾點：首先應充分了解被加工覆蓋件的材料牌號、材料規(guī)格、材料延伸率和最大展開面積等材料性能，并正確預測覆蓋件實體沖壓時可能產生的起皺、破裂、表面質量、回彈等缺陷。其次應充分考慮轎車覆蓋件沖壓模具實體設計時選用的材料屬性，如材料規(guī)格、材料牌號和材料強度等，并正確掌握沖壓模具和沖壓設備連接方式以及連接尺寸等要求。最后應充分了解沖壓設備屬性，如沖壓設備型號、過載保護壓力、離合器壓力、氣墊頂出壓力、移動工作壓力、壓機行程距離等。

 （3）模具符合性驗證。模具符合性驗證就是驗證模具安裝尺寸、模具硬度、定位銷和定位塊位置、模腔尺寸等是否符合設計圖紙的規(guī)定要求，以及組裝后驗證模具是否符合設計圖紙規(guī)定的裝配調正技術條件要求，也就是模具尚未安裝到使用設備的靜態(tài)驗證。

 （4）模具適用性驗證。模具適用性驗證就是在模具滿足符合性驗證后，將組裝好的模具安裝到規(guī)定設備，按規(guī)定產品來驗證規(guī)定工藝參數、規(guī)定批量生產能力的動態(tài)驗證。適用性驗證目的是驗證該模具加工產品是否符合產品圖紙要求和產品裝配性能要求。因此，適用性驗證結論應得到主要用戶的確認。

 轎車覆蓋件的生產組織

 現(xiàn)以轎車覆蓋件中比較復雜的主要零件車頂為例，介紹轎車車身覆蓋件的沖壓生產線組織。

 生產組織思路

 轎車企業(yè)沖壓生產線設計的思路可以歸納為以下幾點：

 （1）應最大限度地發(fā)揮轎車覆蓋件沖壓設備的生產效率。為達到轎車覆蓋件沖壓設備優(yōu)化配置目的，轎車企業(yè)一定要對生產設備的使用性能、使用范圍、使用維護和模具快速換模輔件進行全面考慮。因此，企業(yè)在進行轎車覆蓋件沖壓生產線設計時，就應將企業(yè)現(xiàn)有沖壓設備固定資產存量和新增固定資產增量一起考慮，才能最大限度地發(fā)揮企業(yè)固定資產的生產效率。

 （2）應事前作好可行性調研。轎車企業(yè)在引進沖壓線及其相關設備配置時，既要防止引進那些過時的設備，又要考慮所引進的技術和設備要符合國情、符合企業(yè)的實際使用能力，并滿足不同的產品品種、產品規(guī)格和產品系列的要求。

 （3）應對轎車沖壓覆蓋件質量特性進行充分研究。轎車覆蓋件檢測項目立項是質量控制基礎，其檢測項目立項有二個依據和二個原則：第一個依據是車身各覆蓋件形成后，必須以滿足用戶確定的測量點和裝配點為產品測量基準點，第二個依據是車身各覆蓋件形成后，必須以變形最小點為產品測量基準點；第一個原則就是車身各覆蓋件的測量項目確定，必須是根據各覆蓋件的關鍵特性和過程特性來確定；第二個原則就是車身各覆蓋件的測量，必須是最快速、最精確的測量方法。也就是說轎車車身各覆蓋件的成形和拉伸質量控制要求不同，那么各類覆蓋件檢測項目確定和檢測儀器配備就必須針對影響產品性能以及材料成形和拉伸的特殊要求。

 （4）應盡量考慮輔助設備對整條沖壓生產線的協(xié)調性。企業(yè)在進行轎車沖壓線設計時，首先要考慮轎車沖壓線的作業(yè)機械手配置、快速換模輔件和運輸能力滿足各類產品生產能力要求，以實現(xiàn)產品流轉暢通、減少模具換模時間和減少搬運量，而且要有相應的產品周轉場地；其次應盡量考慮采用物流輸送線來保證整條生產線協(xié)調性；最后為確保轎車覆蓋件產品質量，應充分考慮沖壓模具清洗或模具整修等輔助處理系統(tǒng)的配置。

 生產線的生產組織

 現(xiàn)以轎車四門兩蓋為例介紹該產品沖壓生產線的生產組織。#p#分頁標題#e#

 （1）沖壓原材料準備。轎車覆蓋件沖壓原材料準備有效實施的主要工作有這幾項：首先是按企業(yè)產品生產能力大小來確定沖壓原材料準備區(qū)域面積、相應標識和相應的運輸設備；其次是按生產部門發(fā)出的《生產指令單》來核定材料牌號、材料規(guī)格、產品批號和產品數量；最后是按工藝部門設計的《產品任務流轉卡》要求填寫，將準備的沖壓件原材料和填寫的《產品任務流轉卡》送沖壓生產線交相關人員確認。

 （2）沖壓生產線的生產組織。覆蓋件沖壓一般是按照產品復雜程度來確定工藝流程。轎車左/右前門內板沖壓工藝流程為雙邊拉延、再拉延+修邊沖孔+側修邊、修邊沖孔、翻邊沖孔、沖孔+側沖孔+側修邊、整形這六個生產工序，而沖壓生產線的生產組織是能否有效實現(xiàn)生產線正常生產為關鍵。因此，覆蓋件沖壓生產線的生產組織必須注意這幾點：首先是沖壓設備的規(guī)范調整。應按每道工序規(guī)定的《產品沖壓工藝卡》要求正確調整每臺沖壓設備的設備參數，調整參數有滑塊夾緊裝置數量、滑塊閉合高度、連支承閉合高度、平衡缸壓力、增壓缸壓力、工作速度、滑塊回程速度等，同時還必須對每臺沖壓設備配合使用的輔助設備進行規(guī)范調整，如作業(yè)機器手的運動軌跡和前后自動送料機構驅動速度的調整；最后是沖壓模具位置的正確調整。沖壓模具位置的正確調整，應注意模具支承部件數量、下模具壓板螺栓數量、模具定位銷、氣頂桿位置、上下氣墊壓力和氣墊頂捧數量的調整。

 （3）沖壓生產線的定時檢查。沖壓生產線的定時檢查，首先是檢查生產設備和輔助設備的過載保護、配料夾緊力、離合器開啟壓力等參數的正確性；其次是檢查產品實物質量的穩(wěn)定性，檢查項目有材料缺陷、暗傷、開裂、切邊毛刺、孔毛刺、拉毛、滑痕跡、起皺、麻點等。如果發(fā)現(xiàn)缺陷就必須按規(guī)定要求填寫在檢驗記錄卡。最后是成品的樣件檢查，按規(guī)定頻次將合格產品放在樣架上進行檢查。

 沖壓模具整理

 由于轎車覆蓋件模具決不允許模具表面有不清潔和缺陷，這樣轎車覆蓋件模具整理是十分重要的，就必須考慮模具清洗和模具整修等整理要求的確定。

 （1）覆蓋件模具清洗。當轎車覆蓋件模具加工到規(guī)定批次時，必須消除模具表面的不清潔，避免影響覆蓋件表面質量。模具表面清洗必須控制水壓和清洗液配方。

 （2）覆蓋件模具表面質量檢查。當加工時，發(fā)現(xiàn)有毛刺、拉毛、滑痕跡、起皺、麻點等缺陷時，就必須立即對模具表面質量進行檢查，并用200目以上精細紗皮對模具表面進行清理，模具清理必須使用專門培訓人員和對表面清理使用的紗皮目數嚴格控制，并對轎車覆蓋件模具清理的表面質量進行嚴格檢查。

 （3）覆蓋件模具的周期鑒定。當覆蓋件模具使用到一定批次時，應當對覆蓋件模具進行周期鑒定，檢查重點是模具易損件的極限尺寸。如果易損件的極限尺寸已達到規(guī)定量時，就必須考慮易損件的更換，必須注意：模具易損件更換后應對轎車覆蓋件模具進行全尺寸驗證。

 轎車覆蓋件質量控制

 轎車沖壓覆蓋件的質量控制就是針對不同覆蓋件產品質量特性、按不同的測量方法、對不同轎車覆蓋件進行測量的過程。其質量控制方法有以下幾種：

 （1）轎車覆蓋件原材料質量特性驗證。轎車覆蓋件產品在成型過程中一般都要經過多次拉伸，這樣對影響沖壓件成形和拉伸的特殊項目就必須進行驗證。原材料符合性驗證就是對所使用原材料進行外形、尺寸、機械性能、化學成份等項目的驗證，這些驗證都是按照檢驗指導書的規(guī)定項目、方法、頻次和材料標準判定準則要求進行。

 （2）轎車覆蓋件產品尺寸驗證。轎車四門兩蓋等產品的覆蓋件沖壓尺寸一般是用標準樣架來進行抽樣檢驗，以確定這些覆蓋件產品尺寸是否符合規(guī)定。標準樣架是根據轎車四門兩蓋等覆蓋件產品的外形尺寸和裝配要求設計制造的，為確保轎車四門兩蓋等覆蓋件產品沖壓尺寸，對這些標準樣架的測量點要定期檢定，每天還要用標準樣件對測量點進行校正，有關人員對標準樣架尺寸的檢測結果、樣架測量點的檢定結果和樣架測量點的校正結果，按規(guī)定進行記錄和分析尺寸穩(wěn)定性。

 （3）轎車覆蓋件產品裝配位置尺寸驗證。轎車四門兩蓋、左、右側圍和車身沖壓件裝配位置尺寸驗證，一般是采用柔性檢具和懸臂三座標測量儀來檢測，并由三坐標測試室來定期控制這些檢測儀器的穩(wěn)定性和分析這些檢測數據。這些覆蓋件產品外形復雜，制造和使用標準樣架難度較大，因此汽車企業(yè)一般都采用柔性檢具來檢測這些零件尺寸。目前國外轎車企業(yè)已廣泛采用激光測量儀來對制造的車身進行100%在線測量，在線測量系統(tǒng)是目前世界主流汽車制造廠商廣泛采用的測量系統(tǒng)，它通過安裝在機器人上的激光測頭和照相機對車身上的面、孔和槽進行采樣和測量，具有比采用的三座標測量抽檢車身質量水平又有較大提高。在線測量系統(tǒng)具有測量時間短、100%測量、實時偏差檢測、實時報警等優(yōu)勢。通過在線測量系統(tǒng)和三座標測量的優(yōu)勢互補，可以更好地掌握車身的尺寸狀態(tài)，為提高車身尺寸質量提供幫助。必須注意：每批轎車覆蓋件的各類總成檢測采集到數據應是在相同生產工藝狀況下完成的，并保持每批轎車各類覆蓋件總成的生產批號。經檢驗合格的覆蓋件各類總成應按批號建立發(fā)放記錄，以備追溯性檢查使用。凡在檢驗中發(fā)現(xiàn)各類總成的缺陷產品，必須按生產批號做好檢驗記錄和匯總分析，同時由相關部門制訂糾正措施和進行質量改進