浅谈汽车覆盖件冲压成形模具中锻造技术和铸造技术

浅谈汽车覆盖件冲压成形模具中锻造技术和铸造技术

摘要：汽车覆盖件冲压理论和技术的发展，将带来汽车工业的发展和相关领域

的发展。据此，本文主要对汽车覆盖件冲压成形模具中锻造技术和铸造技术进行

了深入探究。

关键词：汽车覆盖件；冲压成形模具；锻造技术；铸造技术

一、汽车覆盖件冲压成形模具

1、拉延一般是覆盖件成形的初始工序，因此拉延模是保证制成合格覆盖件最主要的装备，其作用是将平板状坯料经过拉延工序使之成形为立体形状的工件。

拉延模可分为单动拉延模与双动拉延模，即倒装和正装两种结构。正装拉延模的

压边圈和凸模安装在上，凹模安装在下。工作时使用双动压力机，凸模安装在压

机内滑块上，压边圈安装在外滑块上。成形时外滑块首先下行，使得压边圈将坯

料紧紧压在凹模压料面上，然后内滑块下行，凸模将坯料拉延到凹模型腔内，坯

料在凸模、凹模和压边圈的共同作用下发生大塑性变形。倒装拉延模的凸模和压

边圈安装在下，凹模在上。工作时使用单动压力机，凸模直接固定装在下工作台上，压边圈置于凸模上，通过压力机下面的顶出缸将力传递给顶杆作用于压边圈

形成所需的压料力。倒装结构的拉延模即单动拉延模只有在顶出缸压力能够满足

压料需要的情况下方可采用。

2、修边模是用于将拉延件工艺补充部分和压料面多余材料切除的模具。它一般整合进冲孔工序，因冲孔对修边模的结构影响不大，只是在模具中增加冲孔凸

模和凹模结构。根据修边镶块的运动方向，修边模可分为垂直修边模、斜楔修边

模和垂直斜楔混合修边模。修边镶块的运动方向同压力机滑块运动方向一致的修

边模叫做垂直修边模，修边镶块作水平或倾斜方向运动的修边模叫做斜楔修边模，修边镶块的一部分作垂直运动，另一部分作水平或倾斜方向运动，这类修边模叫

做垂直斜楔混合修边模。

3、翻边模是覆盖件成形的关键模具之一。汽车覆盖件的翻边工序一方面是为了满足装配和焊接的需要，另一方面也是为了使零件边缘光滑、整齐和美观。翻

边成形时，零件边缘的一部分材料相对于另一部分材料发生翻转，翻边后的准确

形状是靠模具镶块来保证的。翻边模设计不但要考虑翻边的形状特点，还要把修

边后的变形和拉延件的回弹消除掉。翻边变形的应力状态是相当复杂的。根据其

结构特点和复杂程度，翻边模可以分为垂直翻边模、斜楔翻边模、斜楔两面开花

翻边模、斜楔圆周开花翻边模、斜楔两面向外翻边模和内外全开花翻边模。

二、汽车覆盖件冲压成形模具中的锻造技术

（一）锻造模具CAD/CAM/CAE一体化技术及信息化技术

1、现状。CAD/CAM技术已广泛应用，CAD/CAM/CAE一体化技术应用还较少，锻造模具信息化技术鲜有使用。

2、挑战。CAD/CAM/CAE软件大部分来自国外，

价格昂贵，使用不便。成形过程数值模拟技术尚需突破。3、目标。普遍采用

CAD/CAM/CAE一体化技术，精确化数值模拟替代传统工艺调试，开发出具有自主知识产权的锻造模具CAD/CAM/CAE软件，促进集成PDM、ERP、MIS系统与Internet平台的锻造模具信息化网络技术广泛使用。

（二）锻造模具延寿、快修及再制造技术

1、现状。模具寿命较低，平均寿命热锻模6000件，温锻模4000件，冷锻模10000件，锻造模具快速修复及再制造技术刚刚起步。

2、挑战。国内模具材料技

术水平还不高，热处理和表面处理技术重视程度不够，缺乏针对不同工艺条件下

的模具润滑技术细致研究。3、目标。锻造模具普遍采用真空热处理技术，按需

要采用氮化、CVC、PVC等表面处理技术。热锻模采用高强高韧性耐热合金，依

据变形材料、工艺、变形条件不同使用专门润滑剂，模具寿命2万件；温锻模使

用专用温锻模具材料，专用温锻润滑剂，寿命1万件。冷锻模采用硬质合金甚至

高韧性工业陶瓷制造，使用无公害绿色润滑剂，寿命10万件。推广锻模快修及

再制造技术，使模具材料消耗大幅度减少。

（三）高速、高效、高精度锻模加工技术

1、现状。数控电火花加工和少量转速在12000r/min以上的高速加工中心。

2、挑战。锻件精度的提高要求锻造模具尺寸精度高，表面质量好，硬度高。

3、目标。开发出主轴转速100000r/min专用模具高速加工中心，锻模工作部分尺寸精

度IT4级，表面粗糙度Ra0.1，可加工硬度60HRC以上。

（四）精密多功能数控有动力锻造模架技术

1、现状。导柱导套式模架为主，导锁式模架开始使用，没有采用自动卡紧装置。

2、挑战。传统模架功能单一，导向精度差，模架无动力，无液压系统，无

控制系统。3、目标。带自动润滑的导轨式模架，导向精确。普遍采用液压自动

夹紧装置，自带伺服电机驱动系统，有独立控制系统，可以实现按时序顶料、飞

边托举等功能。

（五）精密化与复合化的辅助工序锻造模具技术

1、现状。辊锻模、楔横轧模使用不多，辊锻工艺多为制坯辊锻，辊锻模寿命

2万件左右。冲孔、切边模和热校正模分工序、分设备进行，工件经历变形———校正过程。冷精压模主要为平面精压，以矫正工件变形为主。2、挑战。传统自由锻制坯形式效率低，能耗大，制坯精度低。冲孔、切边模热校正模分工序分设

备进行使生产流程长，操作人员多，锻件质量低。平面冷精压不能提高锻件精度。

3、目标。辊锻模、楔横轧模在轴类件制坯工序中广泛使用，辊锻工艺向预成形

辊锻发展，辊锻模寿命10万件。冲孔、切边、热校正等工序在一台设备上以复

合模的方式完成，工件无变形。冷精压模采用体积精压，提高锻件精度1-2级。

三、汽车覆盖件冲压成形模具中的铸造技术

（一）CAD/CAM/CAE/CAPP一体化技术

1、现状。计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）已经开始普遍应用于

铸造模具行业，但是铸造过程的辅助分析（CAE）和辅助工艺过程设计（CAPP）

才刚刚起步。2、挑战。建立合理有效的铸造过程分析模型、边界条件及参数，

是铸造模具热平衡、铸造过程充型和凝固模拟技术的关键。同时，把铸造模具从

订单开始，有效地通过网络化来组织生产和销售，是模具企业信息化面临的一个

挑战。3、目标。通过CAD/CAM/CAE/CAPP一体化技术在铸造模具中的应用，大

大提高铸造模具的质量、缩短制造周期。

（二）高速精密数值化加工和检测技术

1、现状。数控铣和三坐标检测技术已经广泛应用于模具加工，但高速加工刚刚起步。

2、挑战。亟须解决高速加工设备的成本、稳定性问题以及与之配套的

编程和刀具问题。3、目标。铸造模具加工精度和光洁度大大提高，加工效率提

高3倍以上。

（三）快速制模、快速成形以及逆向工程技术

1、现状。快速制模、快速成形以及逆向工程技术还未在铸造模具行业广泛应用。

2、挑战。开发出低成本、高效、稳定的快速成型设备及其成型工艺是其推

广关键。3、目标。大大提高铸件和铸造模具的开发速度和开发质量。