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作者：广州本田汽车有限公司 何健斌    来源：AI汽车制造业

通过对A车型外侧围部件的开裂与变形现象研究后，广州本田成功提出了对侧围模具改修的改善建议，不仅解决了问题，同时也为日后顺利投入生产打好了基础。
在A车型侧围后翼子板（图1）新模具投入生产初期，我们发现不同钢卷落料的钢板冲压加工生产出来的侧围零件状态不同，部分零件在后门立壁处（图2中A部位）出现一定程度的变薄，经过对材料质量的确认，发现材料性能和规格处于合格范围。因此，需要对新模具进行调整使其能够适应材料性能和规格的波动变化。

图1 A车型侧围后翼子板

起初，技术人员通过实施垫片、气垫压力和闭合高度等对策方案，在一定程度上缓解了不良现象的发生，但仍然无法使零件质量达到稳定的状态。经过认真地分析和总结，我们确定了模具改修方案：通过打磨后门拉延筋的内侧R角以减小进料阻力，增加材料流动量，从而改善零件厚度减薄状态。但这种做法会使压边圈局部镀铬层被破坏，须跟踪零件品质并适时再镀铬。另外，由于拉延筋被放松，拉延筋外的材料流进量增大，有可能导致拉延痕流到修边线以内，使整车后门框处的修边面（图2中B部位）的拉延痕范围扩大，而且部分拉延筋放松后拉延痕的校平力可能减小，拉延痕将会变深。此处修边面为外观等级C级面（图2中C部位），因此必须在改修后对品质进行跟踪检测。

图2 不良部位示意图

对于图2中A处变薄和C处变形的改善，如果调整幅度过大往往引起其他关联的不良，在模具调整过程中需要找到改善的平衡点。
修边工序模具对侧围零件变形和开裂的影响
以我厂修边和整形工序为例，按照现有的工序安排，通常侧围零件拉延后，就具备了主要的形状轮廓，而修边模具承担了修边和整形的作用。
在修边工序中，当上模下压时，侧围后翼子板区域的修边工序为（图3）：压料板压住零件；切料镶块裁剪废料；整形镶块整形R角，使R圆角变小。一般情况下，整形时需要的条件很高，不会发生拉延变形，而且国内在模具设计上往往采取加大拉延高度的方法，通过对整形时R圆角变小所需的材料进行补偿，加之适当地进行压缩变形可以稳定R角尺寸。从图4中可以看出，如果对R角变小进行材料补偿，则图中所示变形区域将存在力F2X，且该力很小。另外，在整形过程中，侧围的后窗部位也存在切边和整形，因此对该变形区域还存在力F1X。

图3 侧围修边工序后门处模具结构

图4 修边工序变形区域受力

根据上述分析，我们可以将图4中的A-A截面受力情况分析如图5所示。变形区域受力为：后窗部位切边/整形引起的对材料的牵扯力F1、后门部位整形引起的牵扯力F2、压料板压紧力N、压紧力引起的摩擦力f。

图5 变形区域受力截面分解

从图5中可以得出，如果要求外观面没有变形，则外观面区域的材料应处于受力平衡状态。理论上变形区域的为零（图6），这里根据数值定性分析，可以推导为：
F2+F1+f=0 ①
f≤μ N ②
由①、②两公式得出
F2+F1≤μ N
其中：μ为压料板压紧力为N时模具与材料之间的摩擦系数。
通过以上分析可以看出，通过对模具与材料之间的摩擦力的控制，能够使变形部位的材料处于受力为零的状态。

图6 微分单元各方向上受力

改修对策
1.整形力与切边力的调整
整形力与切边力的调整实际上就是对F1与F2作用力的调整。
（1）侧围后挡风玻璃处压料板调整。
试验方法：在压料板的挡风玻璃处，沿边缘贴铅带，验证压料板沿挡风玻璃边缘堆焊效果，发现其他关联部位变形加剧。
（2）后门处翻边间隙调整。
试验方法：打磨下模翻边位置，以增加上模整形镶块与下模之间的间隙，通过间隙改变调整R角整形力，最终发现变形没有明显变化。
通过以上2种实验，我们发现对F1与F2作用力的调整并不明显，理论上无法确定F1与F2作用力的大小和方向，对于变形区域的影响也很复杂，而且改修上存在影响整车外观精度的风险。
2.调整压紧力的大小
调整压紧力的大小，只能通过调整N值的方法来实现。
（1）装模闭合高度的调整。
将闭合高度升高或降低直接影响了上下模贴合程度。整形力和切边力都会减小。同时由于下死点升高，聚氨酯弹簧行程略微变小，压料板压紧力N也变小，而且会导致整形R角达不到要求，以及局部剪切不断，变形部位没有明显变化。
（2）聚氨酯工作行程的调整。
通过在上模压料板与上模座之间的聚氨酯弹簧增加5mm垫片的方法，可增加聚氨酯弹簧的行程，从而增加压紧力N。试验结果：变形有略微改善。
（3）改进聚氨酯弹簧。
聚氨酯弹性元件存在着一定的缺点，需要预紧压缩，才能达到设计所需求的弹压力。这种情况往往会影响到冲压件的质量，使模具结构设计变得比较复杂。同时占有的模具空间太大，增加了模具制造的成本。此外，聚氨酯弹簧压力不恒定的性能，也可能导致零件出现诸多问题。为此，我厂开始在冲压模具中使用氮气弹簧。
氮气弹簧的特点是在较小的空间中，可以产生较大的初始弹压力，不需要预紧，压料板一开始与氮气弹簧柱塞接触就具有弹压力。一个氮气弹簧可以代替多个普通弹簧，对于工作行程相同的模具，采用氮气弹簧的模具高度要比采用普通弹簧的模具高度小很多；弹压力在整个行程中，可以基本保持恒定；根据不同的冲压工序要求，其弹压力的大小，受力点的位置可以准确调节，在模具设计和调试中，可以很方便实现弹压力和平衡；提高冲压件质量，保证冲压件质量稳定等。图7所示为聚氨酯弹簧与氮气弹簧实际工作的性能比较。

图7 聚氨酯与氮气弹簧压力受压缩行程影响的变化比较

3.压紧力的分配调整
零件拉延时，我们希望得到尽可能充分而均匀的塑性变形，以避免局部偏流造成变形或流动阻力过大，从而引起变薄超差；整形时，整形工序材料流动量相对于拉延时小得多，而且材料流动阻力也要小，塑性变形引起的材料变薄较小。与拉延时材料一边进料流动一边拉深变薄相比，修边工序的材料偏向于局部区域内整体流动（图8），所以侧围零件的开裂或变薄超差的改善主要对应拉延模的调整，而零件外观变形的改善则需兼顾拉延与后工序综合考虑。

图8 侧围修边件调试过程中测得材料流动

修边工序对后翼子板处外观质量有着主要影响，通过压料板压紧力的分配，对修边和整形时材料所受的应力进行控制，从而控制材料局部区域的整体流动，能够保证产品的外观质量。
（1）在压料板总体压力一定的前提下，通过压料板局部烧焊，使零件局部受力增大，但同时其他没有烧焊的部位被避空，导致压紧力减小。但这样有可能造成压紧的部位变形减少，没压紧的部位变形增大，在更为严重的状态下，也可能出现被压紧的区域锌粉镀层脱落或出现压痕，导致新的不良外观。
（2）通过打磨和研配压料板，可以扩大零件受力的表面积，但同时压紧力因分散而减小，或者压料板被其他凸起的区域顶住，被打磨的区域被避空，反而出现变形加剧的现象。
（3）通过烧焊后逐渐研配的方法，使压紧力得到最佳的分配，使变形程度尽可能小。这需钳工正确的烧焊，并细心和恰到好处的研配，是一项需要钳工技能很高的工作。当然，随着三轴铣削机床和各种先进设备的投入使用，此项修模技术对于钳工的依赖将会逐渐减少，直至完全消除。
新模具投入生产后的管理
1.模修人员钳工技能的改进
模修人员钳工整体的技能水平直接影响着模具改修的进度。以侧围修边模具压料板烧焊为例，如果需要的改修周期时间过长，则从模具运到模修区开模、调出压料板、压料板烧焊、压料板地面打磨以及压料板上机研配，到研配品质确定后试生产，需要几天时间。主要原因是：压料板地面打磨和压料板上机研配这两部分工作时间过长，这些工作需要由经验丰富的钳工担当。如果经验丰富的钳工人手不够或只能上早班或者年纪偏大、体力不够，将导致模具维修方案的实施形成瓶颈，后序工作不能展开。
2.设备精度管理
机床的总间隙是直接反应机床主传动的精度和安全使用性能的综合指标，包括滑块调整丝杆螺母副、连杆半圆瓦轴承副、偏心连杆传动副、低速级与高速级的传动副之间的磨损总和。
3.新材料导入
引进具有高润滑性能的钢板，增加材料的加工性能。高润滑材料在深拉延时，能够减小材料流动的阻力，增加材料整体流动性，从而减少开裂。
结语
随着我国汽车工业的快速发展，各汽车企业不断推出新车型，而与之对应的是大量先进、新型的模具产品被投入到日常生产中，如何使新型模具更快地投入生产，广州本田结合自身实际，对新模具进行了调整使其能够适应材料性能和规格的波动变化，最终为企业新车型的投产做出了贡献。(end)

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作者：绍兴文理学院工学院 钱荣芳    来源：《现代模具》

早在1935年，随着磷皂化技术的应用，钢的冷挤压才得以实现，但作为经济生产方式获得应用应该在1950年以后。因此冷挤压技术在工业上的应用，至今才不到60年的历史。当前，随着工业的飞速发展，特别是汽车工业的高速发展，市场竞争的日益加剧，机械制造业对于毛坯的要求，从内在质量、成本以及成形(净形net shape、近净形near net shape)等，提出了更高的要求。冷挤压成形方法，从基本的正、反挤压与正反复合挤压，发展到挤-锻复合挤压、复动挤压、闭塞挤压、凹模运动、凹模浮动挤压、流动控制成形以及分流挤压成形等多种形式的现代冷挤压方法与技术。而闭塞复动成形是最具代表性的冷挤压新技术。
1 闭塞复动成形的基本原理
一般情况下，闭塞成形要通过复动来实现。图2所示为普通闭塞成形与复动闭塞成形的比较。从图1A中可以看到，普通成形时，凸模首先与毛坯接触，当模具完全闭合后，成形结束。这时，由于毛坯重量的误差，需要在上下模之间设置溢流槽。同时由于材料体积转移与分配过程是非常复杂的，因此当上下模合模的一瞬间，材料能否同时在横向和纵向同时充满型腔，很难预料，也往往是制定工艺方案的一大难点。图1B为复动成形的原理，成形开始时上下模首先闭合，然后通过芯轴运动将毛坯挤压成形。可以看出，在成形过程中模具有两次运动。这种在成形过程中，模具需要作两次及两次以上运动的成形过程，我们把它称作复动成形。复动成形可以是闭塞的也可以是开式的，图1即为开式复动成形的典型例子。

图1 闭塞复动成形原理

2 闭塞复动成形的特点
(1)由于闭塞复动成形过程中，首先将上下模具闭合，这样就形成了成形的型腔，有利于提高零件的成形性，成形零件无废边(图3);
(2)从图3可以看出，普通成形由于要产生废边，且废边的厚度又难以控制，因此会造成圆弧的不正确。而闭塞复动成形过程中，可以保持圆弧始终不变，因此具有较高的成形精度;

图2 闭塞成形精度

图3 毛坯重量的控制

(3)由于闭塞复动成形过程，成形型腔已经形成，因此可以根据型腔特点与材料流动规律来更好地安排芯轴的位置、数量及动作顺序，以便更好地控制材料的塑性流动，图4显示芯轴固定和芯轴运动两种成形方法。图中也显示，当材料过多会造成工件过多的加工余量，当材料过少，又会造成工件的加工毛刺;
(4)闭塞复动成形，除了需要毛坯的制备外，一般只需要一道工序，即可完成成形。节省了普通成形的预成形工序，因此可以减少工序。
3 闭塞复动成形的分类
闭塞复动成形，一般可分为单向可动与多向可动两大类。每种类型又可根据芯轴数量、芯轴运动方向和凹模分割形式进行细分。具体的分类可参考表1。

4 闭塞复动成形的基本形式
4.1 基本合模方法
闭塞复动成形的基本合模方法如图4所示。凹模一般均为横向分割，芯轴作纵向运动。这种形式适合在普通压力机上进行闭塞成形。滑块下行过程中先将上模与下模闭合，上芯轴也同时随滑块下行进;滑块继续下行时，上模通过连杆、弹簧和液压等作用获得缓冲，而上芯轴则开始挤压工件，直到成形结束。这种方法的模具结构相对简单，但上下芯轴不同步。

图4 闭塞复动成形的基本合模方法

4.2 芯轴同步运动的基本方法
上下芯轴同步运动的基本方法有两种，如图5所示。第一种方法上下芯轴相对凹模作双向同步运动;第二种方法，芯轴和凹模同时相对下芯轴作同步运动。第一种方法需要在专用的多动压力机上进行，而第二种方法比较适合在普通压力机上成形，但模具相对比较复杂。在现代模具结构部分将重点介绍采用第二种方法的同步运动模具。
图6是采用齿轮齿条传动，来实现上下芯轴同步的十字轴闭塞复动成形模具。图7是简化的模具结构图。从图中可以看出，齿条在滑块作用下下行，带动齿轮转动，齿轮同时也沿着固定在下模座上齿条转动，由于的齿轮是安装在下模上的，因此当滑块以速度v下压时，合模后的上下模是以速度v/2下压，从而达到同步挤压材料的目的，具体的步骤可以参考图8。

图5 上下芯轴同步运动的两种基本方法

图6 齿轮齿条同步的闭塞成形模具

图7 简化的齿轮齿条同步闭塞成形模具

图8 齿轮齿条同步的闭塞成形过程

5 小结
采用闭塞复动成形的冷挤压新技术，不但解决了复杂形状零件的成形性，而且具有成形零件精度高、工序少等特点，是现代金属零部件“净形”和“近净形 ”加工的主要方法之一。由于目前大部分的金属冷挤压工艺过程，是在普通机械压力机或液压机上完成的，因此闭塞复动模具的设计是制约该项技术发展的关键。在国内，由于对该项技术缺乏认识，因此应用尚不普及。但只要了解了闭塞复动成形的原理，根据零件结构工艺性和压力机的特点，正确设计凹模分割形式，选择芯轴数量和分布，合理选择合模方式和缓冲结构，并积极进行实践，这项技术一定能在国内获得推广。
参考文献
[1]钱荣芳.复动成形的金属冷挤压方法[J]. 锻压机械.2001.36(5)：14~16.
[2]钱荣芳.普通压力机上闭合成形的模具结构[J].模具工业.2000(11)：48~50.
[3]钱荣芳.闭合复动成形模具的液压缓冲装置[J]，机床与液压.2003(4).
[4]Koudo K,Ohga K, Precision cold die forging of a ring gear by divided flow method, Int. J. Mach. Tools. Manu. Fact., 1999,35(8)：1105.
[5]Chitkara N. R, Bhuttr M. A, Near net shape forging of spur gear forms: an analysis and some experiments. Int. J. Mech. Sci.,1996,39(8~9):891.(end)

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作者：昌河铃木汽车有限公司九江分公司 李建敏

汽车制造业成本居高不下是目前我国汽车行业面临的主要问题之一。汽车制造成本过高会严重制约产品在市场上的表现，也降低了企业的利润水平。但是，对汽车生产企业而言，降车价容易，降制造成本难。只有下大力气降低成本，才能真正提高竞争力，在市场经济的大潮中立足。
汽车车身由各种各样的钣金件通过焊接拼装而成，而这些零件基本都是通过冲压生产的。在一台汽车上，60%以上的零部件都是冲压件。在冲压件的成本中，材料费用一般占到60%以上。因此，探讨汽车冲压方面的成本控制措施，选择合适的冲压工艺、不断优化模具机构、合理选择模具材料和表面处理工艺、在模具开发上充分考虑材料利用率等，直接决定着汽车制造成本，对整车成本控制具有十分重要的意义。
冲压工艺选择上充分考虑经济性因素
冲压工艺的选择直接影响汽车冲压生产组织及零件制造成本，经济性的好坏体现冲压工艺方案的优劣。在合理选择冲压工艺方面，国内企业已经积累了不少经验，有很多措施可以利用来实现对成本的控制。
1．优先考虑在拉延模上安装切刀的工艺方案
减少冲压工序是控制冲压成本的一种重要途径。减少工序有多种方法，在拉延模上安装切刀就是其中之一。一些工件型面复杂，局部胀型严重，成形困难，如果直接用整块板料成形可能难度较大。如果开发落料模，不但增加模具投入，而且也增加了工序，从经济性角度考虑不合适。在工艺设计上，可以考虑在拉伸废料上冲制工艺切口。这样既可保证拉延成形，提高成形可靠性，又可以提高经济性。为方便模具调整和维修，切刀装置常采用可拆卸结构，并用废料不完全分离形式，使该部分和工件连在一起，和工件同时取出。需要注意的是，由于冲切时会有铁屑堆积，甚至可能落到型面上影响产品质量，因此要注意及时擦净废屑。当然，高质量表面要求的汽车外覆盖件拉延应慎用此法。图1是一种相对典型的带切刀的拉延模。

图1 带切刀的拉延模

2．通过减小工艺辅助部分来提高材料利用率
冲压的目的是采用板料在压力（模具）的作用下将产品生产出来，只有最终留在产品上、构成产品的材料才真正有用，因此，努力提高冲压生产的材料利用率就成了冲压工艺设计与持续改进的主要目的之一。对于大批量生产来说，提高板料的利用率是一件极有意义的事情。只要把材料利用率提高几个百分点，模具的成本就可能忽略不计。提高冲压生产的材料利用率，要从工艺方案制定、模具图纸会签及试模验收等源头抓起。在车型的开发中，应把材料利用率指标作为一项技术要求提出来，从模具设计制造源头上减少板材的消耗，避免或减少出现问题后再去补救的情况，这将有利于汽车的成本控制。
在模具的开发上，减小板材消耗的思路之一就是尽量减小（少）拉伸工艺辅助部分（面、坎和台等）的尺寸，尽量不布置模具的拉延筋或拉延槛。必须布置时，尽可能靠近零件的修边线，以减少模具外廓尺寸，增加材料利用率。

图2 改进前的状态

我公司某款车原左右翼子板护板拉延模就是因为工艺辅助部分设计过大而使材料的利用率偏低，经分析作如下改进：通过修模将凸模的两端辅助部分分别裁小50mm、30mm，将凹模与压边圈的相应部分补起来，相应向里挪动拉延筋的位置，用较小的板料生产出质量更高的产品，材料利用率由35.1%上升到40.8%，单件少用板材0.48kg。改进前、后状态见图2、图3。

图3 改进后的状态

3．尽量左右件共模生产
采用左右件共模生产不但更利于材料的成形，重要的是要比单件生产更能发挥节材效能。我公司在对图4所示零件的冲压工艺选择上，最初仅从成形性上选择而没有充分考虑到成本控制方面的因素，采用左右件分别拉伸成形，材料利用率为42.4%，而日本铃木采用左右件共模拉伸，材料利用率为55.6%，相对高出13.2%，每生产一件（左或右）要少消耗材料2.41kg，少开发4套模具，减少了工序数，降低了设备及人员的占用和资源消耗等。从成本控制的角度来看，两种方案的优劣比较明显。

图4 左右前门铰链加强板

能采用左右件共模生产的零件有很多（见图5），这些零件在模具开发时稍加留意就可实现。

图5 能采用左右件共模生产的零件

4．提高落料模的通用性
对同类外形零件需要先落料后生产时，通过持续改进，尽量采用通用落料模，这样可以减少落料模的开发，从而实现冲压成本控制的目的。

图6 通用无搭边落料模

我公司在针对某车型进行的冲压节料改进中，考虑到同类零件有大致相近的曲线外形，在落料模的开发上，充分考虑通用性，分别针对对称和非对称弧形板料，开发了弧度半径为5500mm和弧度曲线按试模样板的通用无搭边落料模各一套（模具的基本结构及排样见图6、图7和图8），每套落料模可完成6种零件（含左/右件）的落料工序，只需调整定位即可。

图7 对称板料的排样

图8 非对称板料的排样

从成本控制方面来看，具有很好的经济性。
不断优化/简化模具结构
一般情况下，模具结构越复杂，加工难度越大，制造成本越高，相应的价格也高。如果能在保证使用要求的前提下，不断优化甚至简化模具结构，那么模具的制造成本就可能降低，从而适当降低模具的开发成本。针对我公司目前的模具结构，有以下措施可以考虑：
1．取消自动化生产线模具的气动顶件装置

图9 装气动顶件装置的模具

在设计冲压模具时，为便于取料，往往安装气动顶料装置（见图9、图10）。对采用自动化生产的模具，由于担心可能的取件不畅，往往还保留该装置，事实上，这种气动顶料装置在实际生产过程中基本用不上，相对而言是一种浪费。安装气动顶料装置，考虑气缸采购、模具局部加工以及装配方面的成本将是一笔不小的数目。除少量模具因取件确实困难而必须保留气动顶升装置外，大部分用于自动化生产的模具都可以考虑取消该装置或用其他更简单的结构（如安装弹销等）取代。如果取消气动顶件装置，就能节省一笔开支，相应降低新车开发成本。

图10 气动顶件装置接头

2．改进模具上不必要的存放（缓冲）用氮气缸
现在有不少大型冲压模具的四角安装有氮气缸，以满足模具叠放及使用缓冲要求（见图11）。问题是该氮气缸价格昂贵，且比较大。据了解，一个直径 15mm、总长30mm的氮气缸的价格约为1.5万元以上,一套模具安装4个至少需6万元。开发一个车型，按40套模具安装类似氮气缸的话，单这项花费就不低于240万元。此外，存放时处于下层的气缸长时间处于高度压缩状态，还存在一定的安全隐患。

图11 安装大氮气缸的模具

如果将该装置改为聚胺脂橡胶（+钢保护套），辅之以刚性存放块或小尺寸氮气缸（见图12），就可以节省大笔费用。

图12 改进后的缓冲存放结构

3．取消翻转式或伸缩式气动定位装置
在传统的模具设计与制造中，考虑到定位与取件方便，在模具上往往设计伸缩式或翻转式气缸定位装置（见图13、图14）。在实际生产中，该装置并不实用，相反却因其结构相对复杂而使成本偏高。采用自动化线生产无需该装置，采用人工取件的生产方式时，人们更倾向于一般的、结构简单的普通定位板。取消该装置，使模具简单实用，成本更低。

图13 安装伸缩式汽缸的模具

图14 安装翻转式气缸的模具

合理选择模具材料及表面处理工艺
1．合理选择模具材料
模具材料的选择要坚持保证使用前提下的低价原则。在材料选择上，并非材料越高档越好。材料档次过高，一般意味着价格越高，模具的价格、新车的开发成本也越高，而且还关系到如何合理确定冲压生产纲领。使用寿命的要求直接影响到模具的结构设计及材料选择。我公司一般要求模具的使用寿命为60万冲次，但在目前多品种、中小批量生产的市场销售形势下，模具使用寿命继续按60万冲次的要求是否合理值得重新考虑，能否考虑降低为50万冲次甚至40万冲次？
丰田公司的拉延模材料主要采用球墨铸铁而不是目前我国国内流行的合金铸铁，就是从成本控制方面考虑所做的恰当选择。其原因在于球墨铸铁的焊接性能和可加工性能好、耐磨性能和表面淬火硬度都比较理想，而成本却比合金铸铁要低得多。考虑到铸钢成本高，丰田公司现已经大量采用基体与刃口一体化的铸铁材料作修边模，使模具的机加工成本大为降低。铸铁整体刃口只需经表面火焰淬火，就可直接用于几十万次寿命的薄板料修边模。
在我公司的汽车模具开发中，由于担心出现问题，总是强调选用尽可能好的材料，不断强化模具结构，这是无可厚非的，关键是要掌握一个“度”。如果过于强调“结实”，选用高端材料，可能会造成一定程度的浪费。比如在一次新车型模具招标采购中，我们希望废料切刀及整形弯边镶块用铸钢ICD5（或 AMC5，日本牌号），因为铸钢韧性较铸铁好，使用时不易崩刃，且焊接修复容易，但在与模具制造厂家进行技术交流时，对方提出采用日本合金铸铁的 KSCD-800IS，理由是ICD5较KSCD-800IS每公斤贵13元（人民币）。据了解，日本铃木公司生产WAGEN车时采用KSCD- 800IS，使用效果良好。
2．慎用CVD/PVD/TD等模具表面处理工艺
目前使用CVD/PVD/TD等模具表面处理工艺来对模具进行表面强化处理受到广泛重视，并有泛滥趋势。CVD/PVD/TD是基于不同原理的表面强化处理工艺，可以实现很高的表面硬度和耐磨性。日本铃木公司的很多模具尤其是高强度钢板拉延、冲切模也多用PCD/CVD/TD表面处理。但是，这些处理方式并非最优方案，不一定实用。影响这些处理工艺在模具上使用的首要原因是其高价格。据了解，目前市场上进行此类处理的价格大约在180～250元 /kg，而汽车大型模具是按吨位计算的，即使是模具镶块，一件几十、甚至上百公斤也很普遍。
一套10t的模具，如果仅对其镶块进行表面强化处理，处理重量按1t计算，增加的投入为18～25万元，如果对一个车型几十套、上百套模具进行表面强化处理，其花费将是巨大的。
另外，这些表面强化处理必须在模具调试结束后进行，因为处理后往往无法再进行修正，这给模具使用带来一定风险，如果存在设计或工艺更改，往往只能重新制造。相比之下，我公司对现用高强度钢板模具的处理值得借鉴。该模具镶块材料选用Cr12MoV的相当材料，淬火硬度为HRC60～64，没有使用 CVD/PCD/TD表面处理工艺，从目前使用情况来看，比预想效果好。在与具有较多高强度钢板模具制造经验的台湾宜捷、协欣模具公司的交流中得知，他们也不赞同对模具（包括高强度钢板模具）进行表面强化处理。
通常情况下，企业应当谨慎使用CVD/PVD/TD表面强化处理工艺。如果确实认为非如此处理不可，那也要控制处理量，并充分考虑一旦要进行设计或工艺更改时的补救措施。(end)

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来源：AI汽车制造业

模具不同于一般的制造业产品，其最大的特点是单件订单生产，每套模具从设计到制造都是一个新品开发的过程，基本上不存在重复制造一模一样模具的情况。因此，很多人都认为，由于模具的这些不可控特点，使得模具制造厂家的规模不可能很大，产能也不能做得太满。但是，随着一些先进技术在模具领域的应用，模具的开发过程发生了根本变化，尤其是技术进步促进了模具生产管理的进步，使得规模化模具生产成为可能。
规模化模具生产具有几个特征：产值较大；服务的客户多，项目多、标准杂；参与生产协作的企业多。冲压模具开发的一般流程是：冲压工艺设计－模具结构设计－泡沫型制作－铸件及标准件采购－机械加工－模具装配－模具调试。本文主要从汽车冲压模具生产的主要环节讨论支撑规模化模具生产的关键技术及管理。
冲压工艺知识库及智能化工艺设计
1．冲压工艺知识库
冲压工艺是冲压模具技术的核心内容，冲压工艺做得好坏直接影响到出件的质量和周期。长期以来，冲压工艺都依赖于经验，因此，即使是同一个零件在不同的人看来，都会有不同的工艺方案，而且在设计阶段往往还不好评价优劣，待到调试时已没有可比性。这种现象一方面说明工艺方案不具备惟一性，只有更好；另一方面说明这项内容缺乏可控的标准，质量没有保障。如何实现冲压工艺的控制和规范，在冲压模具技术中最为重要，要实现规模化生产首先要解决这个难题。
对于汽车覆盖件冲压模具来说，一个车型大致有300～400个冲压件，按制件的特征分类大概几十种，每个制件中能够影响工艺的难点或特征点一般只有几处，因此，可以根据这样的特征分类建立知识库，应用KBE技术加上人工交互功能，开发基于知识工程的智能冲压工艺分析系统，依靠软件技术保证优化的、标准的工艺结果。这项技术应用可以打破经验的障碍，让稍有一些冲压知识的人就可以完成这些工作。图1所示为冲压工艺知识库模板的界面。

图1 冲压工艺知识库模板

值得一提的是，对冲压工艺分析的影响除了工艺经验之外，还有车身零件本身的设计问题。一项好的产品设计除了满足功能、美观等要求外，还应该考虑产品的制造工艺性和成本。实力较强的汽车公司一般都有自己的车身冲压工艺部门，其作用就是在车身设计阶段进行产品制造工艺性分析，并提供改进建议，如果是变形车设计，还会将以前的一些问题反馈到本次更改中。这样的车身模具开发难度也大大降低。相比之下，国内一些汽车车身设计中遗留的冲压工艺问题较大，一旦数模封版，更改的流程复杂、难度很大，既影响开发周期，也会留下质量隐患。因此，现代车身模具开发中，车身设计阶段的冲压工艺性分析越来越重要，也是掌控模具开发的重要环节。冲压工艺作为模具开发的前端技术要逐渐融入到汽车车身设计过程中，这个需求将促进模具企业与汽车公司、设计公司的战略联盟。
2．冲压CAE辅助工艺分析
CAE技术在冲压模具领域的应用是模具行业的一项重大技术革命。现在的冲压CAE软件基本上都是基于有限元理论开发的，国际上比较流行的软件有 AUTOFORM、DYNAFORM和PAM-STAMP等。随着CAE软件在模具行业的推广，软件的功能也在不断完善和加强，目前的软件能够完成拉伸、修边、翻边、整型和回弹（见图2）等全过程仿真计算分析。

图2 回弹的计算分析结果

冲压CAE技术的应用效果要发挥好它的几个功能：
（1）建立基于CAE分析结果的冲压工艺评判标准体系，成为控制工艺的依据；
（2）融合冲压工艺经验，将CAE分析与知识工程结合，成为优化冲压工艺的工具；
（3）结合冲压调试的实际测量，为辅助调试提供参考依据；
（4）基于CAE分析的工艺控制要有充分的裕度，提高对实际冲压条件的适用性。
标准化、模板化的快速模具结构设计
随着CAD软件技术的发展，参数化三维设计在模具领域得到了广泛应用，目前在冲压模具领域应用的三维CAD软件有CATIA、UG和Pro-E等，这几种软件都具有较强的参数化功能。满足规模化模具生产的要求，提高模具结构设计速度、缩短设计周期是一个重要条件。依靠参数化设计软件，研究各类冲压模具的结构特征，开发模板化设计系统，可以减少重复的结构设计，显著提高设计速度。但是，由于模具结构设计的单一性，追求一个万能的模板化系统并不可行，但可以通过采用关联的标准化参数化局部典型结构，使模具的设计过程变成局部参数化结构的累积过程，通过软件布尔运算实现。模具模板化设计系统见图3。

图3 模具模板化设计系统

模具结构设计是工艺的具体实现，传统模具设计流程中，同一制件的各序模具结构设计由不同的人完成，相互间的交流少，上一道工序的设计变更信息不能及时传递，而生产中由于工艺变更影响模具结构更改的情况时有发生，导致下一道工序实际上浪费大量时间在做无用功。对于一个确定的工艺，各工序之间是有相互联系的，如果将工艺间的联系在各序模具结构中也能联系起来，则可以实现模具设计中的各序并行。实现并行设计的关键技术是关联设计，现在一些软件的基于知识工程的模块系统已经能够帮助实现关联设计。通过关联设计，还可以实现近似零件的模具设计资源重复应用，缩短设计周期。
模具设计中的另一个难题是质量控制。单纯从模具开发的角度而言，基本不存在在现有模具上改进得到的可能性。那么应该经历“模具设计－实物验证－修改设计－正式制造”的过程，才可以保证产品的质量，但是，由于周期和成本的问题，“实物验证”与“正式制造”往往被合为一个环节，因此，实际生产中会出现各种各样的“异常”，这些“异常”影响了产品质量和周期，甚至搅乱整个生产计划，问题的根源在于缺少验证过程。应用先进的数字化手段，可以实现“数字验证 ”替代“实物验证”。具体方法是：
（1）建立规范的设计方法，避免不规范的个人设计习惯带来异常问题；
（2）建立严格的质量控制流程，把好审校关；
（3）利用先进数字化软件技术进行有针对性的校核，如：开发CAD软件功能模块，进行自动干涉检查；利用有限元软件进行结构强度分析；利用流铸分析软件进行铸件铸造性分析；利用机构运动仿真软件进行模具和冲压线动态运动分析；利用刀具运动仿真软件进行加工性分析等。图4为模具铸造过程仿真结果。

图4 模具铸造过程仿真

“数字验证”替代“实物验证”可以实现质量控制，但是如果每套模具都经过这样的流程，则会花费大量的时间，因此，依靠数字化仿真计算建立各种设计标准，通过软件的校对检查功能来实现各种质量参数的控制才是最为有效的方法。
高速、高精密数控加工
高性能数控铣削加工技术以其高的加工精度和高的切削进给速度二者的优良匹配，成为高品质汽车模具制造的核心技术之一。模具自由曲面的高性能数控加工可以大大地提高模具加工精度、缩短加工时间，从而提高模具的制造质量和生产效率。
刀具路径设计规划是自由曲面高性能数控加工的首要任务。传统的刀具路径设计规划以被加工零件的几何特性为依据，根据经验设计刀具路径和设置切削参数，然后将其转化为数控加工代码，由数控设备来实现其切削加工。这样的刀具路径要实现高速、高精度数控加工则需要数控系统具有非常好的程序预处理、监控等先进功能，这些功能可以在控制加工的同时扫描待加工的数控代码，并根据其计算方式相应地调节进给速度。一些数控系统还具有更好的针对高性能加工的智能误差补偿和轮廓控制功能。这些硬件上的先进功能，为保证零件加工精度起到了关键的作用。
模具加工中还需要考虑的问题是加工效率及可靠性。应用加工轨迹优化技术可提高加工效率，但由于设计或铸造失误可能引起加工实体与设计尺寸不符，造成加工撞刀的现象，因此，加工前对实体铸件要进行检测确认，应用仿真技术进行加工过程仿真（见图5），确保加工的可靠性并优化加工路径。

图5 加工过程仿真

高性能数控铣削加工和刀具路径优化设计解决了单品模具制造问题，但是要保证大量模具的制造效率，则要求各种加工设备能力匹配合理。模具结构根据加工特点可分为模具本体、凸凹模、修边镶块和整型镶块等类型，根据类型组织专业化加工，可以显著提高效率。由于模具订单及类型的波动性很难预测，采用适当的专门化外协加工，是提高效率、控制成本的最有效途径。
数字化模具调试
模具调试是模具开发过程中的重要环节，由于缺少了前期“实物验证”过程，调试阶段还担当了发现设计缺陷或失误并改正的任务。它的完成质量和周期主要取决于3个方面：模具工艺和设计的质量；钳工的调试经验和水平；调试的硬件设备条件。现在大部分模具企业在这3个方面都缺少保障，模具调试阶段也是最“ 失控”的阶段，钳工常常像救火队员，哪个项目将到交货期就去赶哪个项目。
钳工的工作量主要体现在两个方面，即着色研合和出件调试。这两个方面也相互关联，提高研合率也是为了保证出件调试的质量。着色研合是为了保证上下模与工件均匀贴合，尤其对于外板件面品质量影响很大，这项工作一般靠钳工手工推模逐渐改善，有时工作量很大。上下模间隙分布情况，经着色研合后色料的厚度分布反映出来，通过“试着色研合－精密照相测量分析－二次精加工”，可以显著减少钳工研合量甚至无需研合，实现的关键要依照相色料的颜色深浅反映到厚度值，并对应到模具型面的加工修正，要由特殊的曲面处理软件来完成。制件着色研合见图6。

图6 制件着色研合

钳工的调试类似冲压工艺的阶段，可以依靠数字化手段，打破对经验的依赖，实现调试的标准化，其数字化手段主要依靠硬件。其实调试阶段冲压结果已非常客观，只要有精密的仪器进行测量，应用材料变形理论知识完全可以找到解决问题的方法，根本不需依赖经验。
调试也可以建立制件分类知识库，以这些测量数据为基础，开发基于知识工程的智能化调试分析系统，实现依靠软件系统的数字化调试技术。
数据的流程控制及规模数据管理
模具的生产过程包括：工艺－设计－实型制作－铸造、标准件采购－机械加工－调试，每个环节由不同的部门负责，大量的模具信息数据要在各部门间流动，而且来自上游的产品数据更改非常频繁，没有一个很好的流程控制和数据版本管理，结果不堪设想。PDM系统就是具有这样功能的信息系统（见图7）。

图7 PDM的数据管理

PDM技术最早出现于20世纪80年代初期，目的是为了解决大量工程图纸、技术文档以及CAD文件的计算机化的管理问题，后来逐渐扩展到产品开发中的3个主要领域：设计图纸和电子文档的管理、材料报表（BOM）的管理以及与工程文档的集成、工程变更请求／指令的跟踪与管理。利用PDM框架软件，底层以大型工程数据库为支撑，采用信息与功能适配器技术，分别开发与CAD/CAE/CAPP/CAM等软件系统的集成接口，实现多种信息的顺畅流转和平滑转换，实现统一数据源和各类数据的共享应用。PDM的流程管理见图8。

图8 PDM的流程管理

利用PDM系统还可以有效控制项目流程，监控项目管理，解决规模化模具生产的项目管理困难。在PDM系统中，数据流在规定的流程中传递，每个流程处理的节点都设有明确的责任人和督办人，当项目进程受阻时，很容易找到问题的症结进行协调处理。
产业链信息化管理
汽车模具产业链（见图9）的四大主体包括：汽车整车厂或委托冲压件协作厂；汽车模具龙头企业；汽车模具中小企业；铸造厂、标准件厂等供应商。目前产业链中的各主体企业基本处于各自为政状态，缺乏有效的联盟和协作，不能满足规模化模具生产的需要。面向产业链3个层次的业务需要开发相应的服务系统：客户协同系统、协同制造系统和供应协同系统，并集成统一的网络化平台，实现支持规模化模具生产的网络化协作是未来模具产业发展的重要形式。汽车整车厂或委托冲压件协作厂作为产业链的重要节点，可以通过平台实现订单的发布、项目跟踪和质量管理；汽车模具龙头企业作为产业链的主体，可利用平台寻求商机，分解订单、外协或采购，控制项目过程并实现基于业务的企业内外应用系统集成；汽车模具中小企业作为产业链主体的延伸，利用平台可获得订单、融入制造链、执行项目以及技术服务等，通过租赁或购买平台提供的软构件，实现企业轻量型的信息化；铸造厂、标准件厂等供应商，可获得供需信息、发布信息并完成交易。

图9 汽车模具产业链

网络化公共平台还可以解决资源重复浪费问题，实现汽车模具行业资源优化配置。目前整个行业现在的制造资源不能充分发挥作用，利用率较低，而公共服务平台正是实现行业跨越企业、优化利用企业资源的有效手段。通过建立网络化协同设计制造环境，利用遍布全球的信息网络，企业可以在广泛的地域范围内寻求合作伙伴，构成网上虚拟企业联盟，该联盟以市场为驱动，以共同利益为纽带，将不同企业和机构的制造资源动态连接起来，进而实现资源优化重组，并提高资源的利用率。 (end)

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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  来源：AI汽车制造业

高强度板应用在车身结构中能够使车身减重达到25%左右，节省约15%的燃油。因此，提高高强度板在车身结构件中的利用率，对于实现汽车质量轻量化、节约能源、保护环境和安全性能等方面具有重要意义。
本文结合实际重点介绍了汽车覆盖件中高强度板材的冲压工艺设计与模具制造注意事项。
冲压工艺
图1所示为我公司承担开发某模具项目的一个冲压件——前防撞梁外板。其材料为D340LA，料厚为1.2mm，外形尺寸：长为1290mm，宽为220mm，高为67mm。

图1 前防撞梁外板

根据图1所示产品的尺寸，我们可以看出，该产品外部形状并不复杂，但却属于高强度钢板。通常，对于高强度板材零件的冲压过程，会产生零件扭曲、回弹和翘曲等问题，必须加以解决。因此，要在冲压工艺制定过程中注意以下事项：
1.拉延成形要充分
高强度板材零件在冲压时，其形状要尽量全部拉延出来，不要靠后序的翻边、整形工序来实现，也就是说，要通过拉延成形，让板料产生充分的塑性变形，减少自身的回弹应力。但如何才能让高强度板材产生充分的塑性变形，需要通过设计合理的工艺补充来实现，以往此类零件的拉延筋通常设计成圆形的，但对于此件，我们采用了方筋，见图2和图3。

图2 前防撞梁外板拉延数模

图3 前防撞梁外板拉延方筋尺寸

2.进行CAE分析
通过拉延成形工序做好数模后，必须要进行CAE分析，并根据分析的结果，判定零件回弹趋势大小，然后在数据上加以补偿，并用补偿后的数模作为加工依据。图4和图5是本案例中零件的拉延工序回弹补偿。

图4 前防撞梁外板拉延纵向回弹补偿

图5 前防撞梁外板拉延横向回弹补偿

3.冲孔模具型面加工数据的确定
拉延工序后、翻边修整工序前的修边冲孔模具型面加工数据，一定要以调试好的最终拉延件为准，而不能以经过CAE分析后作过回弹补偿的拉延数模数据为准。这就需要对最终拉延件进行逆向建模，然后以逆向建模的数据作为加工修边冲孔模具的加工工艺数模依据。
4.翻边整形加工数模的分析
对于翻边整形的加工数模也要进行CAE分析和回弹补偿，并以此作为本道工序的加工依据。本零件的翻边整形工序回弹补偿如图6所示。

图6 前防撞梁外板整形工序的回弹补偿

5.其他注意问题
除了上述问题，工作人员还应根据零件的特点，确定好工作部件的材质，确定哪些拼块需要经过特殊热处理。
模具制造
虽然目前计算机技术非常先进，但采用计算机进行CAE分析时的客观条件与模具工作时的实际环境不可能完全相同，需要在生产调试时根据调试的实际情况进行再补偿。因此，必须在模具制造时就考虑到采取的补偿方式，主要注意事项如下：
1.拉延类模具
对于拉延类模具，如果模具采用铸造结构，泡塑实型铸造时型面要多留余量，以便以后整改。如果模具采用镶块结构，则至少要备2组料。
2.修边、冲孔类模具
对于拉延工序后、翻边修整前的修冲类模具，模具的型面数据一定要以调试好的最终拉延件为准。
3.翻边整形类模具
对于翻边整形类模具，由于模具工作部件多采用镶块结构，因此至少要备两组料。
4.经验积累
详细记录每次调整数据，积累此类材料冲压的相关经验。
结语
以上内容介绍了汽车覆盖件中高强度板材的冲压工艺设计与模具制造注意事项，并将这些注意事项充分应用到本文范例——前防撞梁外板模具的开发中，得到了非常成功的应用。不仅满足了客户缩短生产周期、提高产品质量的要求，同时也为我厂开发高强度板材的模具积累了宝贵经验，使我厂的整体冲压技术水平又上升了一个新的台阶。

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作者：黎秋萍 赵龙志 赵明娟 张尚兵 宋金良

随着我国经济和社会的飞速发展，汽车已逐渐成为人们生活的一种重要交通工具。人们对汽车不仅要求具有良好的使用性能，而且对汽车外观和内部装饰的要求也越来越高。汽车的内饰件主要是塑料件，因此注塑模具的质量是影响汽车内饰的重要因素，研究汽车内饰件的模具设计具有现实意义。目前我国的汽车产业还处在发展阶段，对内饰件模具设计多采用二维平面，运用Pro／E软件设计模具的报道还不多见。笔者采用Pro／E软件设计了汽车内饰件锁扣盖注塑模具。
1 塑料件结构分析
图1和图2分别为汽车内饰件锁扣盖的示意图及产品图。该塑料件是汽车仪表产品中的一个零部件，下部为4mm底板，上部有两个突出三角形板，其上分别有两个φ6mm和一个φ4mm圆柱侧向伸出，两个φ6mm圆柱上有两凹槽。塑料件的成型材料为ABS，它具有强度高、热稳定性和化学稳定性好、注塑时流动性好、易于成型的特点，其成型收缩率小，理论计算收缩率为0．6%，溢料值为0．04mm；比热容较低，在模具中凝固速度快，模塑周期短；塑料件尺寸稳定，表面质量高。

2 模具结构分析
该塑料件为小型制品，尺寸精度不高，比较适合于大批量模塑生产。为了提高生产效率，降低模具生产成本，设计采用一模4腔，模具结构见图3。此模具的设计要点在于两凹槽的斜顶侧向抽芯机构和斜导柱滑块抽芯机构的设计。

图3 注塑模具结构图

2．1 浇注系统设计
主流道(图4)是自注塑机喷嘴与模具主流道衬套接触的部位起至分流为止的一段总流道，它是熔融塑料进入模具时最先经过的部位。在卧式机上，主流道垂直于分型面，由于它与高温塑料及喷嘴反复接触，故设计成可拆卸的主流道衬套，主流道衬套应带凸缘，使之固定在定模上。为便于流道凝料的脱出，将主流道设计成圆锥形，其锥角为5°，内壁表面粗糙度为0．8μm。主流道上部小端的直径比注塑机喷嘴直径大1mm，球面半径比注塑机喷嘴的球面半径大2mm，其作用是补偿喷嘴与主流道的对中误差，避免注塑机注塑时在喷嘴与主流道之间造成漏料或积存冷料使主流道无法脱模。
在本模具设计中，分流道的布置采用对称平衡式。这种布置使各分流道的长度、截面形状和尺寸都对应相等，可实现均衡进料和同时充满各型腔的目的。分流道直径5-砌，分流道长度选取L1=65mm、L2=11．5mm。

图4 主流道

浇口设置在底板处，如图5所示，开模后，由推料板将浇口制品和凝料一起推出，在浇口部分剪断。

a-流道分布；b-侧浇口
图5 流道的设计

2．2 抽芯机构设计
当塑料件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型部分的型芯或型腔脱离塑料件才能使整个塑料件从模具中脱出。除了使用斜导柱滑块抽芯外，斜顶是为解决平行于分型面的凹槽而发展的另一种侧抽芯机构，其基本原理与前者相似，它是将模具开闭的垂直运动转化成水平运动。斜顶与滑块最大的不同在于其动作的驱动力来自于推板的动作。
本设计中型腔的分布为一模4腔，且塑料件同时存在两个平行的凹槽，因此在模具的中间存在双内抽芯。采用单一的斜导柱滑块机构不能完全实现侧抽芯动作，所以在设计中采用斜顶和斜导柱滑块相结合的侧抽芯机构，对模具内侧的塑料件凹槽采用斜顶侧抽芯，靠近模具外侧的凹槽采用斜导柱滑块机构来实现抽芯。这样既解决了单独使用斜导柱滑块机构难以完成内侧抽芯的问题，又避免了使用双斜顶机构所产生的装配空间不够的难题。
对于斜导柱滑块机构(图6a)的设计，考虑到塑料件形状及模具结构特点，采用两个滑块机构且分布于模具两侧，其中每个滑块在开模时由固定在定模上的斜导柱驱动完成位于同一侧两个塑料件外侧凹槽的抽芯动作。该侧抽芯机构具有结构紧凑、成本低廉、便于加工装配的特点。

a-斜导柱滑块；b-斜顶杆
图6 斜导柱滑块抽芯机构和斜顶杆抽芯机构

对于斜顶杆机构(图6b)的设计，采用了4根斜顶杆分别来实现4个塑料件内侧凹槽的抽芯及塑料件的脱模。其工作过程是推板推动斜顶杆移动，使斜顶杆在动模板上沿着导轨产生纵向移动的同时作横向移动，从而完成侧抽芯动作。由于斜导柱滑块的驱动力来自于固定在定模或动模的斜导柱，侧抽芯时滑块一般向模具外侧运动。当采用斜导柱滑块机构实现内侧抽芯时，必须在模具中间留有滑块运动空间，这样就增大了模具的尺寸，同时使模具的结构更加复杂，从而增加了模具的成本。采用斜顶杆侧向抽芯简化了模具结构，降低了模具成本；而且斜顶杆在顶出塑料件时起到一定的作用，使得塑料件顶出时的受力更加均衡，可以减小塑料件的变形。斜顶动作必须由推板的驱动来完成，因此斜顶机构的设计与推板行程有关，这也是斜顶机构设计与斜导柱滑块设计的最大不同点。斜顶机构在顶出及退回时会在斜顶杆的侧面上产生较大的应力，从而使斜滑块表面较容易损坏，降低塑料件的精度。因此，斜顶杆在选材和热处理工艺等方面要考虑其使用性能的要求。
2．3冷却系统设计
合理地设置冷却系统可以防止塑料件脱模时变形，降低模具的温度，缩短成型周期，提高生产效率，增大结晶性塑料的过冷度，以得到整体性能好表面光滑的塑料件。冷却系统的设计应做到冷却系统内流动介质能充分吸收成型塑料件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内。因此，在不与顶出系统和其它连接件发生干涉的情况下，尽量在型腔附近设置冷却系统。根据塑料件的结构复杂程度，冷却水道可以采用直通式或回转式。直通式水道结构简单，加工方便，但冷却效果一般；回转式水道的路径更加贴近于型腔轮廓，冷却效果较好，但加工成本高，有时还必须采用分体式结构。由于锁扣盖体积小，形状简单，因此为降低加工成本，本设计采用直通式冷却水道。模具的热量是由辐射传热、对流散热、向模板的传热及其与注射喷嘴接触的传热等多因素综合作用所形成的。当考虑冷却介质在管内强制对流的散热时，根据计算校核后，冷却水道直径为10mm，水道中心偏离型腔15mm。通过调节冷却水的流量可以控制冷却系统散发的热量，从而调节模具型腔的温度。图7示出本模具采用直通单循环式结构的冷却系统。

图7 模具冷却水道结构

3 模具工作原理
根据图3所示模具结构，模具闭合时，熔融的塑料经过喷嘴注入模具型腔，注射成型完毕后，注塑机带动动模板4以下部位向下移动，在动模板4和定模板 5之间分型，随着动模板继续向下移动，滑块在斜导柱作用下实现侧向抽芯；在拉料杆的作用下，塑料件留在动模一侧，主浇道中余料慢慢拔出。待主浇道中余料完全拔出后，动模和定模继续分离，一直到两板之间具有足够的空间以保证塑料件可以被完全取出。这时，注塑机和动模停止向下运动，注塑机中的推杆推动推板2向上运动，斜顶杆9在随推板向上运动的同时还顺着动模板中斜孔左右运动，实现了斜顶杆和塑料件的分离，同时使塑料件从动模中顶出。塑料件被取出后，推动推板的推杆复位，在复位杆和复位弹簧的作用下推板回到原位，斜顶杆也随着回复到原来的位置。模具开始闭合，动模板和定模板之间的距离越来越小，一直到完全闭合，完成了一个循环。
4 结语
合理地设计了汽车内饰件锁扣盖注塑模具。根据塑料件的结构设计了斜导柱滑块抽芯和斜顶杆侧向抽芯机构，保证了塑料件的顺利脱模。该模具结构紧凑，制造成本低。实践证明，该模具脱模机构运行灵活可靠，取得了良好的经济效益。(end)

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

Bewise Inc. www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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作者：张洪才

1 引言
在汽车、航空、家电等工业部门，许多构件是用板料冲压成形生产的。板料成形过程牵涉到几何非线性、材料非线性和边界条件非线性的复杂的力学问题。在多数动态金属成形工序中，高度非线性过程导致在坯料中产生大量的弹性应变能，存储的弹性能在成形压力消失后释放，使坯料向着原有几何构形变形。因此,在板金属成形过程中最后的形状不仅仅取决于模具的轮廓形状，也取决于坯料在塑性变形时存储的弹性能总量。因为在变形部分存储的弹性能总量是许多过程参数 (如材料性质，二表面间的载荷 )的函数，在成形时期预测回弹是特别复杂的。
金属板料冲压成型是利用金属塑性变形的特点，通过对金属板料施加压力，使其产生塑性变形从而获得所需要的形状。由于板料冲压成型过程包含大位移、大变形等十分复杂的物理现象，使得对其成型控制非常困难，以前更多的是通过反复试验的方法制造出合乎要求的产品，其过程需要花费大量的时间和经费。随着有限元模拟技术的迅速发展，利用有限元软件模拟金属板料冲压成型过程及分析其回弹量已成为可能，本文介绍了利用有限元软件Ansys对金属板料冲压成型过程进行模拟和回弹分析的方法。
2 模型的建立及计算讨论
如图1所示，钢板冲压模型由两部分组成，分别是被冲压件钢板和冲压的刚性模具。在计算中采用刚－柔接触计算模型分析。把钢板假设为柔性件，模具为刚性件不考虑其变形。

计算中钢板采用双线性等向强化模型，来考虑冲压过程中的弹塑性变形。其计算参数如表1所示。

表1 计算中主要的参数

本文冲压模拟分为两个阶段，第一个阶段为刚性模具进行冲压阶段，第二阶段为回弹计算，计算中假设整个过程为准静态。在计算回弹时采用微量卸载来保证数值计算的稳定性。其个阶段的计算结果如下：

图 3到图8给出了冲压不同阶段的钢板的等效应力。由以上各图可以看出冲压初始阶段压力较大处主要集中于中间的上下表面，然后最大应力从中间钢板的上下表面向钢板内部发展；同时应力从钢板中间向两边传播。当冲压进行1/2阶段时，最大应力发生在模具的圆角于钢板的接触处。冲压第一阶段结束后，最大应力达到 0.153e10Pa，位置在钢板的中间。在抽模阶段发生了钢板回弹，应力发生释放现象。最大应力降到0.732e9Pa，下降幅度达到52％。因此，在冲压过程中由于回弹造成的应力释放应该给予足够的重视。

图10到图12给出了考察点的等效应力、等效塑性应变和接触压力的变化情况。由图10可知：2点和3点在冲压初始阶段等效应力迅速上升，而1点在冲压进行到大约2/5时其等效应力迅速上升且超过了2点和3点的等效应力值。在冲压第一阶段快完成时，1点的等效应力迅速下降，且振荡上升；2点和3点的等效应力迅速上升。在回弹阶段3个点的等效应力都在下降到最大的45％左右。2点在整个冲压过程中的等效应力最大，也就是在冲压过程中钢板中间底部容易出现拉裂和潜在的微裂纹，这对后期的安全有很大的影响。这对实际的冲压控制有着重要的指导意义。
由图11可知：冲压初始阶段2点和3点早于1点发生了塑性变形，在冲压进行到1/2时1点的塑性变形要大于2点和3点的塑性变形。但是在冲压第一阶段快结束时2点的塑性变形迅速上升超过了1点和3，且最终的塑性变形2大于1，1大于3点。由图12可知：在整个冲压阶段3的接触压力变化大，2的接触压力最大，1点的接触压力最小。回弹阶段接触压力都降为0，这一点符合实际。
3 结论
通过以上分析和计算得出以下结论：
（1）采用ANSYS的刚－柔接触算法可以很好的模拟冲压回弹过程。
（2）冲压过程中钢板的中间部分最容易发生拉伸裂纹，这对后期的安全有很大的影响。
（3）随着经济的发展，对精冲件的使用功能提出了更高的要求。单纯的平板精冲工艺已不能满足社会需要，进一步发展精冲复合工艺势在必行。

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