轎車車身覆蓋件模具設(shè)計(jì)

 轎車覆蓋件模具是轎車生產(chǎn)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(shè)計(jì)制造思路：

 設(shè)計(jì)原則

 轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)應(yīng)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(shè)計(jì)是否合理，決定著能否拉伸出滿意的覆蓋件產(chǎn)品，而且直接影響到工藝補(bǔ)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(guò)程中材料不破裂和順利成形的首要條件。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，應(yīng)使壓料面形成一定的傾斜角來(lái)降低拉伸深度，同時(shí)形成平壓料面來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳壓料效果。還必須通過(guò)壓料圈和凸模形狀保持一定幾何關(guān)系，使材料在拉伸過(guò)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(chǎn)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(nèi)流動(dòng)，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(shí)，應(yīng)增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾角大于90°時(shí)，會(huì)增加進(jìn)料阻力，因此是不可取的。

 （3）工藝補(bǔ)充面的確定必須充分。工藝補(bǔ)充面既是實(shí)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(bǔ)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(shè)計(jì)必須整體規(guī)劃。對(duì)于轎車覆蓋件深沖模具的設(shè)計(jì)必須結(jié)合日后工藝，合理進(jìn)行整體規(guī)劃，應(yīng)采用多次級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)方案，在盡可能保證產(chǎn)品形變回彈量、表面質(zhì)量等前提下，減少級(jí)進(jìn)次數(shù)，以幫助企業(yè)減少模具制造成本、保養(yǎng)成本，提高生產(chǎn)節(jié)拍。

 沖壓模具設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)

 轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)還必須注意這幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)：

 （1）拉伸件的圓角和直線設(shè)計(jì)。拉伸件有圓角和直線部分時(shí)，在直線部分設(shè)置拉伸筋，使進(jìn)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(shè)置了拉伸筋，那么深度深的直線部分就不必設(shè)置拉伸筋。

 （2）模具內(nèi)外圈設(shè)計(jì)。淺拉伸件的圓角和直線部分均應(yīng)設(shè)置拉伸筋，但圓角部分只可設(shè)置一條拉伸筋，而直線部分則可設(shè)置1-3條拉伸筋；如果有多條拉伸筋時(shí)，就應(yīng)是“外松內(nèi)緊”，即模具外圈拉伸筋“松”些，而模具內(nèi)圈拉伸筋“緊”些，這樣通過(guò)改變拉伸筋高度就能達(dá)到這個(gè)目的。

 （3）拉伸筋輪廓應(yīng)呈凸凹曲線形狀。在凸曲線部分應(yīng)設(shè)置寬度拉伸筋。而在凹曲線部分可以不設(shè)置拉伸筋；拉伸筋或者拉伸檻應(yīng)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(qiáng)度。

 制造步驟

 轎車覆蓋件模具的制造主要有以下幾個(gè)步驟：

 （1）模具概念設(shè)計(jì)。轎車車身是復(fù)雜的自由曲面集合體，覆蓋件概念設(shè)計(jì)一般是采用CAD三維造型軟件實(shí)現(xiàn)的，對(duì)所需分析數(shù)據(jù)及其關(guān)系進(jìn)行抽象和概括，并建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后的基礎(chǔ)模型。概念設(shè)計(jì)也是對(duì)客觀實(shí)體的數(shù)據(jù)抽象，它反映了實(shí)體的具體屬性和實(shí)體之間的關(guān)系，從而將具體實(shí)體抽象到數(shù)據(jù)模型。因此，通過(guò)概念設(shè)計(jì)可以確定各覆蓋件實(shí)體及其屬性之間的關(guān)系。具體到轎車覆蓋件拉伸模具的設(shè)計(jì)，實(shí)體就是拉伸模具在設(shè)計(jì)過(guò)程中起決定性作用的對(duì)象，就是對(duì)實(shí)體從不同方面建立的數(shù)據(jù)模型。

 （2）模具實(shí)體設(shè)計(jì)。覆蓋件實(shí)體設(shè)計(jì)一般是采用CAE有限元分析仿真軟件實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用CAE技術(shù)必須注意這幾點(diǎn)：首先應(yīng)充分了解被加工覆蓋件的材料牌號(hào)、材料規(guī)格、材料延伸率和最大展開(kāi)面積等材料性能，并正確預(yù)測(cè)覆蓋件實(shí)體沖壓時(shí)可能產(chǎn)生的起皺、破裂、表面質(zhì)量、回彈等缺陷。其次應(yīng)充分考慮轎車覆蓋件沖壓模具實(shí)體設(shè)計(jì)時(shí)選用的材料屬性，如材料規(guī)格、材料牌號(hào)和材料強(qiáng)度等，并正確掌握沖壓模具和沖壓設(shè)備連接方式以及連接尺寸等要求。最后應(yīng)充分了解沖壓設(shè)備屬性，如沖壓設(shè)備型號(hào)、過(guò)載保護(hù)壓力、離合器壓力、氣墊頂出壓力、移動(dòng)工作壓力、壓機(jī)行程距離等。

 （3）模具符合性驗(yàn)證。模具符合性驗(yàn)證就是驗(yàn)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(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定要求，以及組裝后驗(yàn)證模具是否符合設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的裝配調(diào)正技術(shù)條件要求，也就是模具尚未安裝到使用設(shè)備的靜態(tài)驗(yàn)證。

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

 轎車覆蓋件的生產(chǎn)組織

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

 生產(chǎn)組織思路

 轎車企業(yè)沖壓生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的思路可以歸納為以下幾點(diǎn)：

 （1）應(yīng)最大限度地發(fā)揮轎車覆蓋件沖壓設(shè)備的生產(chǎn)效率。為達(dá)到轎車覆蓋件沖壓設(shè)備優(yōu)化配置目的，轎車企業(yè)一定要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的使用性能、使用范圍、使用維護(hù)和模具快速換模輔件進(jìn)行全面考慮。因此，企業(yè)在進(jìn)行轎車覆蓋件沖壓生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)將企業(yè)現(xiàn)有沖壓設(shè)備固定資產(chǎn)存量和新增固定資產(chǎn)增量一起考慮，才能最大限度地發(fā)揮企業(yè)固定資產(chǎn)的生產(chǎn)效率。

 （2）應(yīng)事前作好可行性調(diào)研。轎車企業(yè)在引進(jìn)沖壓線及其相關(guān)設(shè)備配置時(shí)，既要防止引進(jìn)那些過(guò)時(shí)的設(shè)備，又要考慮所引進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備要符合國(guó)情、符合企業(yè)的實(shí)際使用能力，并滿足不同的產(chǎn)品品種、產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品系列的要求。

 （3）應(yīng)對(duì)轎車沖壓覆蓋件質(zhì)量特性進(jìn)行充分研究。轎車覆蓋件檢測(cè)項(xiàng)目立項(xiàng)是質(zhì)量控制基礎(chǔ)，其檢測(cè)項(xiàng)目立項(xiàng)有二個(gè)依據(jù)和二個(gè)原則：第一個(gè)依據(jù)是車身各覆蓋件形成后，必須以滿足用戶確定的測(cè)量點(diǎn)和裝配點(diǎn)為產(chǎn)品測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，第二個(gè)依據(jù)是車身各覆蓋件形成后，必須以變形最小點(diǎn)為產(chǎn)品測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；第一個(gè)原則就是車身各覆蓋件的測(cè)量項(xiàng)目確定，必須是根據(jù)各覆蓋件的關(guān)鍵特性和過(guò)程特性來(lái)確定；第二個(gè)原則就是車身各覆蓋件的測(cè)量，必須是最快速、最精確的測(cè)量方法。也就是說(shuō)轎車車身各覆蓋件的成形和拉伸質(zhì)量控制要求不同，那么各類覆蓋件檢測(cè)項(xiàng)目確定和檢測(cè)儀器配備就必須針對(duì)影響產(chǎn)品性能以及材料成形和拉伸的特殊要求。

 （4）應(yīng)盡量考慮輔助設(shè)備對(duì)整條沖壓生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)性。企業(yè)在進(jìn)行轎車沖壓線設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮轎車沖壓線的作業(yè)機(jī)械手配置、快速換模輔件和運(yùn)輸能力滿足各類產(chǎn)品生產(chǎn)能力要求，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品流轉(zhuǎn)暢通、減少模具換模時(shí)間和減少搬運(yùn)量，而且要有相應(yīng)的產(chǎn)品周轉(zhuǎn)場(chǎng)地；其次應(yīng)盡量考慮采用物流輸送線來(lái)保證整條生產(chǎn)線協(xié)調(diào)性；最后為確保轎車覆蓋件產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)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(chǎn)線的生產(chǎn)組織

 現(xiàn)以轎車四門兩蓋為例介紹該產(chǎn)品沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)組織。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

 （1）沖壓原材料準(zhǔn)備。轎車覆蓋件沖壓原材料準(zhǔn)備有效實(shí)施的主要工作有這幾項(xiàng)：首先是按企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)能力大小來(lái)確定沖壓原材料準(zhǔn)備區(qū)域面積、相應(yīng)標(biāo)識(shí)和相應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備；其次是按生產(chǎn)部門發(fā)出的《生產(chǎn)指令單》來(lái)核定材料牌號(hào)、材料規(guī)格、產(chǎn)品批號(hào)和產(chǎn)品數(shù)量；最后是按工藝部門設(shè)計(jì)的《產(chǎn)品任務(wù)流轉(zhuǎn)卡》要求填寫(xiě)，將準(zhǔn)備的沖壓件原材料和填寫(xiě)的《產(chǎn)品任務(wù)流轉(zhuǎn)卡》送沖壓生產(chǎn)線交相關(guān)人員確認(rèn)。

 （2）沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)組織。覆蓋件沖壓一般是按照產(chǎn)品復(fù)雜程度來(lái)確定工藝流程。轎車左/右前門內(nèi)板沖壓工藝流程為雙邊拉延、再拉延+修邊沖孔+側(cè)修邊、修邊沖孔、翻邊沖孔、沖孔+側(cè)沖孔+側(cè)修邊、整形這六個(gè)生產(chǎn)工序，而沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)組織是能否有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線正常生產(chǎn)為關(guān)鍵。因此，覆蓋件沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)組織必須注意這幾點(diǎn)：首先是沖壓設(shè)備的規(guī)范調(diào)整。應(yīng)按每道工序規(guī)定的《產(chǎn)品沖壓工藝卡》要求正確調(diào)整每臺(tái)沖壓設(shè)備的設(shè)備參數(shù)，調(diào)整參數(shù)有滑塊夾緊裝置數(shù)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(shí)還必須對(duì)每臺(tái)沖壓設(shè)備配合使用的輔助設(shè)備進(jìn)行規(guī)范調(diào)整，如作業(yè)機(jī)器手的運(yùn)動(dòng)軌跡和前后自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)速度的調(diào)整；最后是沖壓模具位置的正確調(diào)整。沖壓模具位置的正確調(diào)整，應(yīng)注意模具支承部件數(shù)量、下模具壓板螺栓數(shù)量、模具定位銷、氣頂桿位置、上下氣墊壓力和氣墊頂捧數(shù)量的調(diào)整。

 （3）沖壓生產(chǎn)線的定時(shí)檢查。沖壓生產(chǎn)線的定時(shí)檢查，首先是檢查生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備的過(guò)載保護(hù)、配料夾緊力、離合器開(kāi)啟壓力等參數(shù)的正確性；其次是檢查產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量的穩(wěn)定性，檢查項(xiàng)目有材料缺陷、暗傷、開(kāi)裂、切邊毛刺、孔毛刺、拉毛、滑痕跡、起皺、麻點(diǎn)等。如果發(fā)現(xiàn)缺陷就必須按規(guī)定要求填寫(xiě)在檢驗(yàn)記錄卡。最后是成品的樣件檢查，按規(guī)定頻次將合格產(chǎn)品放在樣架上進(jìn)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(dāng)轎車覆蓋件模具加工到規(guī)定批次時(shí)，必須消除模具表面的不清潔，避免影響覆蓋件表面質(zhì)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(zhì)量檢查。當(dāng)加工時(shí)，發(fā)現(xiàn)有毛刺、拉毛、滑痕跡、起皺、麻點(diǎn)等缺陷時(shí)，就必須立即對(duì)模具表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，并用200目以上精細(xì)紗皮對(duì)模具表面進(jìn)行清理，模具清理必須使用專門培訓(xùn)人員和對(duì)表面清理使用的紗皮目數(shù)嚴(yán)格控制，并對(duì)轎車覆蓋件模具清理的表面質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

 （3）覆蓋件模具的周期鑒定。當(dāng)覆蓋件模具使用到一定批次時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)覆蓋件模具進(jìn)行周期鑒定，檢查重點(diǎn)是模具易損件的極限尺寸。如果易損件的極限尺寸已達(dá)到規(guī)定量時(shí)，就必須考慮易損件的更換，必須注意：模具易損件更換后應(yīng)對(duì)轎車覆蓋件模具進(jìn)行全尺寸驗(yàn)證。

 轎車覆蓋件質(zhì)量控制

 轎車沖壓覆蓋件的質(zhì)量控制就是針對(duì)不同覆蓋件產(chǎn)品質(zhì)量特性、按不同的測(cè)量方法、對(duì)不同轎車覆蓋件進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程。其質(zhì)量控制方法有以下幾種：

 （1）轎車覆蓋件原材料質(zhì)量特性驗(yàn)證。轎車覆蓋件產(chǎn)品在成型過(guò)程中一般都要經(jīng)過(guò)多次拉伸，這樣對(duì)影響沖壓件成形和拉伸的特殊項(xiàng)目就必須進(jìn)行驗(yàn)證。原材料符合性驗(yàn)證就是對(duì)所使用原材料進(jìn)行外形、尺寸、機(jī)械性能、化學(xué)成份等項(xiàng)目的驗(yàn)證，這些驗(yàn)證都是按照檢驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的規(guī)定項(xiàng)目、方法、頻次和材料標(biāo)準(zhǔn)判定準(zhǔn)則要求進(jìn)行。

 （2）轎車覆蓋件產(chǎn)品尺寸驗(yàn)證。轎車四門兩蓋等產(chǎn)品的覆蓋件沖壓尺寸一般是用標(biāo)準(zhǔn)樣架來(lái)進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，以確定這些覆蓋件產(chǎn)品尺寸是否符合規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)樣架是根據(jù)轎車四門兩蓋等覆蓋件產(chǎn)品的外形尺寸和裝配要求設(shè)計(jì)制造的，為確保轎車四門兩蓋等覆蓋件產(chǎn)品沖壓尺寸，對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)樣架的測(cè)量點(diǎn)要定期檢定，每天還要用標(biāo)準(zhǔn)樣件對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校正，有關(guān)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣架尺寸的檢測(cè)結(jié)果、樣架測(cè)量點(diǎn)的檢定結(jié)果和樣架測(cè)量點(diǎn)的校正結(jié)果，按規(guī)定進(jìn)行記錄和分析尺寸穩(wěn)定性。

 （3）轎車覆蓋件產(chǎn)品裝配位置尺寸驗(yàn)證。轎車四門兩蓋、左、右側(cè)圍和車身沖壓件裝配位置尺寸驗(yàn)證，一般是采用柔性檢具和懸臂三座標(biāo)測(cè)量?jī)x來(lái)檢測(cè)，并由三坐標(biāo)測(cè)試室來(lái)定期控制這些檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性和分析這些檢測(cè)數(shù)據(jù)。這些覆蓋件產(chǎn)品外形復(fù)雜，制造和使用標(biāo)準(zhǔn)樣架難度較大，因此汽車企業(yè)一般都采用柔性檢具來(lái)檢測(cè)這些零件尺寸。目前國(guó)外轎車企業(yè)已廣泛采用激光測(cè)量?jī)x來(lái)對(duì)制造的車身進(jìn)行100%在線測(cè)量，在線測(cè)量系統(tǒng)是目前世界主流汽車制造廠商廣泛采用的測(cè)量系統(tǒng)，它通過(guò)安裝在機(jī)器人上的激光測(cè)頭和照相機(jī)對(duì)車身上的面、孔和槽進(jìn)行采樣和測(cè)量，具有比采用的三座標(biāo)測(cè)量抽檢車身質(zhì)量水平又有較大提高。在線測(cè)量系統(tǒng)具有測(cè)量時(shí)間短、100%測(cè)量、實(shí)時(shí)偏差檢測(cè)、實(shí)時(shí)報(bào)警等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)在線測(cè)量系統(tǒng)和三座標(biāo)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以更好地掌握車身的尺寸狀態(tài)，為提高車身尺寸質(zhì)量提供幫助。必須注意：每批轎車覆蓋件的各類總成檢測(cè)采集到數(shù)據(jù)應(yīng)是在相同生產(chǎn)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(chǎn)批號(hào)。經(jīng)檢驗(yàn)合格的覆蓋件各類總成應(yīng)按批號(hào)建立發(fā)放記錄，以備追溯性檢查使用。凡在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)各類總成的缺陷產(chǎn)品，必須按生產(chǎn)批號(hào)做好檢驗(yàn)記錄和匯總分析，同時(shí)由相關(guān)部門制訂糾正措施和進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)