汽車模具最主要的組成部分就是覆蓋件模具。這類模具主要是冷沖模。

汽車車身上的的沖壓件大體上分為覆蓋件、梁架件和一般沖壓件。能夠明顯表示汽車形象特征的沖壓件是汽車覆蓋件。因此,更加特指的汽車模具可以說成是“汽車覆蓋件沖壓模具”。

1. 汽車模具是制造汽車上所有零件的模具總稱。

2. 汽車沖壓模具是沖制汽車上所有沖壓件的模具。

3. 汽車車身沖壓模具是沖制汽車車身上所有沖壓件的模具。

4. 汽車覆蓋件沖壓模具是沖制汽車車身上所有覆蓋件的模具。

現(xiàn)在我們這個板塊一說汽車模具好像都指的是汽車覆蓋件沖模。模具材料三方面來分類。

一般可按以下幾個主要特征分類:

1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類

a.沖裁模:沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

b.彎曲模:使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

c.拉深模:是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。

d.成形模:是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

2.根據(jù)工序組合程度分類

a.單工序模:在壓力機的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。

b.復(fù)合模:只有一個工位,在壓力機的一次行程中,在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

c.級進(jìn)模(也稱連續(xù)模):在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個或更多的工位,在壓力機的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

3、依產(chǎn)品的加工方法分類

依產(chǎn)品加工方法的不同,可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。

a. 沖剪模具:是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。

b.彎曲模具:是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀,視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡,乃有多種不同形式的模具,如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。

c.抽制模具:抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。

d.成形模具:指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀,其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。

發(fā)展趨勢

在國內(nèi)外汽車模具行業(yè)的發(fā)展中,中國汽車模具行業(yè)產(chǎn)銷需求與轉(zhuǎn)型升級前瞻模具技術(shù)呈現(xiàn)出以下的九大發(fā)展趨勢。

1、模具三維設(shè)計地位得以鞏固

模具的三維設(shè)計是數(shù)字化模具技術(shù)的重要內(nèi)容,是實現(xiàn)模具設(shè)計、制造和檢驗一體化的基礎(chǔ)。日本豐田、美國通用等公司已實現(xiàn)了模具的三維設(shè)計,并取得了良好的應(yīng)用效果。國外在模具三維設(shè)計中采取的一些做法值得我們借鑒。模具三維設(shè)計除了有利于實現(xiàn)集成化制造外,另一個優(yōu)點就是便于干涉檢查,可進(jìn)行運動干涉分析,解決了二維設(shè)計中的一個難題。

2、沖壓成形過程的模擬(CAE)作用更加凸顯

近年來,隨著計算機軟件和硬件的快速發(fā)展,沖壓成形過程的模擬技術(shù)(CAE)發(fā)揮著越來越重要的作用。在美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家,CAE技術(shù)已成為模具設(shè)計制造過程的必要環(huán)節(jié),廣泛用于預(yù)測成形缺陷,優(yōu)化沖壓工藝與模具結(jié)構(gòu),提高了模具設(shè)計的可靠性,減少了試模時間。國內(nèi)許多汽車模具企業(yè)在CAE的應(yīng)用中也取得了顯著進(jìn)步,獲得了良好的效果。CAE技術(shù)的應(yīng)用可大大節(jié)省試模的成本,縮短沖壓模具的開發(fā)周期,已成為保證模具質(zhì)量的重要手段。CAE技術(shù)正逐步使模具設(shè)計由經(jīng)驗設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)設(shè)計。

3、數(shù)字化模具技術(shù)已成主流方向

近年來得到迅速發(fā)展的數(shù)字化模具技術(shù),是解決汽車模具開發(fā)中所面臨的許多問題的有效途徑。所謂數(shù)字化模具技術(shù),就是計算機技術(shù)或計算機輔助技術(shù)(CAX)在模具設(shè)計制造過程中的應(yīng)用?？偨Y(jié)國內(nèi)外汽車模具企業(yè)應(yīng)用計算機輔助技術(shù)的成功經(jīng)驗,數(shù)字化汽車模具技術(shù)主要包括以下方面:①可制造性設(shè)計(DFM),即在設(shè)計時考慮和分析可制造性,保證工藝的成功。②模具型面設(shè)計的輔助技術(shù),發(fā)展智能化的型面設(shè)計技術(shù)。③CAE輔助分析和仿真沖壓成形的工藝過程,預(yù)測和解決可能出現(xiàn)的缺陷和成形問題。④用三維的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計。⑤模具的制造過程采用CAPP、CAM和CAT技術(shù)。⑥在數(shù)字化技術(shù)指導(dǎo)下處理解決試模過程中和沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。

4、模具加工自動化迅猛發(fā)展

先進(jìn)的加工技術(shù)與裝備是提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。在先進(jìn)的汽車模具企業(yè)中配有雙工作臺的數(shù)控機床、自動換刀裝置(ATC)、自動加工的光電控制系統(tǒng)、工件在線測量系統(tǒng)等已不鮮見。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工,由中低速加工發(fā)展到高速加工,加工自動化技術(shù)發(fā)展十分迅速。

5、高強度鋼板沖壓技術(shù)是未來發(fā)展方向

高強度鋼由于在屈強比、應(yīng)變硬化特性、應(yīng)變分布能力和碰撞吸能等方面具有優(yōu)良的特性,在汽車上的使用量不斷增加。目前,在汽車沖壓件上使用的高強度鋼主要有烤漆硬化鋼(BH鋼)、雙相鋼(DP鋼)、相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP鋼)等。國際超輕車身項目(ULSAB)預(yù)計2010年推出的先進(jìn)概念車型(ULSAB―AVC)中97%的材料為高強度鋼,先進(jìn)高強度鋼板在整車用材的比重將超過60%,而其中雙相鋼的比例將占車用鋼板的74%。

現(xiàn)在大量采用的以IF鋼為主的軟鋼系列將被高強度鋼板系列替代,高強度低合金鋼將被雙相鋼和超高強度鋼板替代。目前,國內(nèi)汽車零件高強度鋼板的應(yīng)用還多限于結(jié)構(gòu)件與梁類件,所用材料的抗拉強度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高強度鋼板沖壓技術(shù),是我國汽車模具行業(yè)亟待解決的一個重要問題。

6、新型模具產(chǎn)品適時推出

隨著汽車沖壓生產(chǎn)高效化和自動化的發(fā)展,級進(jìn)模在汽車沖壓件的生產(chǎn)中應(yīng)用將更加廣泛。級進(jìn)模是一種高新技術(shù)模具產(chǎn)品,技術(shù)難度大,制造精度要求高,生產(chǎn)周期長,多工位級進(jìn)模將是我國重點發(fā)展的模具產(chǎn)品之一,形狀復(fù)雜的沖壓件,特別是一些按傳統(tǒng)工藝需要多副沖模分序沖制的中小型復(fù)雜沖壓件,越來越多地采用級進(jìn)模成形。

7、模具材料與表面處理技術(shù)將受到重用

模具材料的質(zhì)量和性能是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。近年來,除了不斷有多種高韌性和高耐磨性冷作模具鋼、火焰淬火冷作模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼推出外,國外在大中型沖壓模具上選用鑄鐵材料,是一個值得關(guān)注的發(fā)展趨勢。

8、管理的科學(xué)化與信息化是模具企業(yè)發(fā)展方向

汽車模具技術(shù)發(fā)展的另一個重要方面是管理的科學(xué)化與信息化。管理的科學(xué)化使模具企業(yè)不斷地向準(zhǔn)時制造(Just-in- TimeManufacturing)和精益生產(chǎn)(LeanProduction)的方向發(fā)展,企業(yè)管理更加精準(zhǔn),生產(chǎn)效率大幅提高,無效的機構(gòu)、環(huán)節(jié)和人員不斷精簡。隨著現(xiàn)代管理技術(shù)的進(jìn)步,許多先進(jìn)的信息化的管理工具,包括企業(yè)資源管理系統(tǒng)(ERP)、客戶關(guān)系管理(CRM)、供應(yīng)鏈管理(SCM)、項目管理(PM)等,在模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

我國貴為世界汽車產(chǎn)銷第一大國,汽車保有量也有望全球第一,但卻始終無法生產(chǎn)出自己的高檔車,這與被譽為“汽車工業(yè)之母”的汽車模具工業(yè)發(fā)展滯后有莫大關(guān)系,汽車模具是指應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的模具,被譽為“汽車工業(yè)之母”,汽車生產(chǎn)中90%以上的零部件需要依靠模具成形,汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具,是車身制造技術(shù)的重要組成部分,也是形成汽車自主開發(fā)能力的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。汽車模具產(chǎn)品包括汽車覆蓋件模具、輪胎模具、內(nèi)外飾塑件模具、車燈模具、汽車保險桿模具、汽車儀表板模具等。

在德國、美國、日本等汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)國家,模具產(chǎn)業(yè)超過40%的產(chǎn)品是汽車模具,而在我國僅有1/3左右的模具產(chǎn)品是為汽車制造業(yè)服務(wù)。一般情況下,制造一輛普通轎車本身便需要約1500個模具,當(dāng)中有接近1000個的沖壓模具和超過200個的內(nèi)飾件模具。受我國汽車行業(yè)快速發(fā)展的影響,我國汽車模具行業(yè)呈現(xiàn)較快增長,市場容量不斷擴大。并且隨著我國汽車模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化和技術(shù)的不斷進(jìn)步,高檔汽車模具產(chǎn)品占整個行業(yè)的比重也逐漸提升,預(yù)計未來五年的年均增速仍將超過15%。

設(shè)計結(jié)構(gòu)

保險杠模具方面采用內(nèi)分形的結(jié)構(gòu)設(shè)計。內(nèi)分形設(shè)計較之傳統(tǒng)的外分形結(jié)構(gòu)設(shè)計,對模具結(jié)構(gòu),模具強度方面要求更高,更為復(fù)雜,相對應(yīng)的,內(nèi)分形結(jié)構(gòu)的模具生產(chǎn)出來的保險杠模具設(shè)計理念更加先進(jìn)。

汽車輪胎模具分類

1:活絡(luò)模具,由花紋圈,模套,上下側(cè)板組成。

活絡(luò)模具區(qū)分圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具及斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具

2:兩半模具,由上模,下模兩片組成。

汽車輪胎模具加工工藝

以活絡(luò)模具為例

1:根據(jù)輪胎模具圖鑄造或鍛打毛坯,再粗車毛坯并熱處理。輪胎模具毛坯進(jìn)行完全退火處理,消除內(nèi)應(yīng)力,退火時應(yīng)放平,避免變形過大。

2:按圖紙打吊裝孔,再按半精車圖紙將花紋圈的外徑和高度加工到位,用半精車程序車花紋圈內(nèi)腔,車完用半精車樣板檢驗。

3:用加工好的輪胎模具花紋電極把花紋圈內(nèi)花紋用電火花加工成型,用樣板檢驗。

4:把花紋圈按廠家的要求均分成數(shù)份,分別畫出標(biāo)示線,放到工裝內(nèi)打背部腰孔并攻絲。

5:按照工序8所分的等份,對準(zhǔn)劃線處切割。

6:把切割好的花紋塊按圖紙要求對花紋進(jìn)行打光、清角、清根、打排氣孔。

7:對花紋塊型腔內(nèi)部均勻噴沙,要求顏色一致。

塑料模具分類的方法很多,按照塑料制件成型加工的方法的不同可以分為以下幾類:

·注射模

注射模又稱注塑模。這種模具的成型工藝特點是,將塑原材料放置在注射機的加熱料筒內(nèi)。塑料受熱熔融,在注射機的螺桿或柱塞推動下,經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔,塑料在模具型腔內(nèi)經(jīng)保溫、保壓、冷卻固化成型。由于加熱加壓裝置能夠分階段發(fā)揮作用,注射成型不但能成型形狀復(fù)雜的塑料制件,而且生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好。故注射成型在塑料制件成型中占有很大的比重,注射模占塑料成型模具的一半以上。注射機主要用于熱塑性塑料的成型,近年來也逐漸用于熱固性塑料的成型。

·壓縮模

壓縮模又稱壓制模或壓膠模。這種模具的成型工藝特點是,將塑料原材料直接加在敞開的模具型腔內(nèi),然后合模,塑料在熱和壓力作用下呈熔融狀態(tài)后,以一定壓力充滿型腔。此時,塑料的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了化學(xué)交聯(lián)反應(yīng),逐漸硬化定型。壓縮模多用于熱固性塑料,其成型塑件大多用于電器開關(guān)的外殼和日常生活用品。

·傳遞模

傳遞模又稱壓注?；驍D膠模。這種模具的成型工藝特點是,將塑料原料加入預(yù)熱的加料室里,然后由壓柱向加料室內(nèi)的塑料原料施加壓力,塑料在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔,然后發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反映而逐漸固化成型。傳遞成型工藝多用于熱固性塑料,可以成型形狀比較復(fù)雜的塑料制件。

澆口位置

日用品模具澆口的形式很多,但無論采用什么形式的模具澆口,其開設(shè)的位置對塑件的成形性能及成型質(zhì)量影響都很大。所以,合理選擇模具澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)。在選擇模具澆口位置時,應(yīng)針對塑料制造的幾何形狀特點及技術(shù)要求,來分析熔融塑料在模內(nèi)的流動狀態(tài),填充條件及排氣條件等因素。 模具澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處。當(dāng)塑件的壁厚相差較大時,若將模具澆口開設(shè)在壁薄處,塑件的壁厚處往往是熔體最晚固化的地方,如果澆口開設(shè)在壁薄處,那么壁厚的地方因塑料熔體收縮得不到補縮而會形成表面凹陷或縮孔。

模具澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動現(xiàn)象。小的模具澆口如果正對著一個寬度和厚度較大的型腔,則高速料流經(jīng)過澆口時,由于受到很高的切應(yīng)力,將生產(chǎn)噴射和蠕動等熔體斷裂現(xiàn)象。有時噴著現(xiàn)象還會使塑料制件形成波紋流痕。

模具澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短,料流變化方向最少。

模具投資

據(jù)了解,我國目前為汽車服務(wù)的模具約已占到了全部模具產(chǎn)量的三分之一左右。在這占模具總量三分之一的汽車模具中,沖壓模具要占到一半左右,由此可見汽車沖壓模具在模具行業(yè)和汽車工業(yè)中的重要地位。汽車模具也是黃巖模具,隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展,汽車模具在國內(nèi)的模具行業(yè)已經(jīng)有著舉足輕重的位置。

十年前中國汽車模具(黃巖模具)主要是以一汽、二汽、天汽、南汽、成飛以及我國臺灣的模具團隊為行業(yè)的標(biāo)志性企業(yè),今天汽車模具投資欣欣向榮,汽車模具企業(yè)已發(fā)展到數(shù)十家,一批快速崛起的民營企業(yè)已經(jīng)具備相當(dāng)?shù)囊?guī)模。無論是技術(shù)上,還是產(chǎn)能上這些企業(yè)都大大超過了當(dāng)年的標(biāo)志性企業(yè)。黃巖模具在汽車模具這一塊近年來的發(fā)展呈現(xiàn)一個良好的趨勢。

目前,我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好,我國汽車銷售量正以每年26%的速度增長,而汽車零部件的規(guī)模比整車還大,這些零部件90%都靠模具生產(chǎn),這就有利的推動了我國的汽車模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

我國的汽車模具與汽車幾乎是同時起步的,1953年,一汽工具廠內(nèi)開始建立沖模車間,當(dāng)時設(shè)計能力為每年32萬工時,主要承擔(dān)小型、中型沖模制造和大型覆蓋件沖模的維修任務(wù)。進(jìn)入21世紀(jì),我國汽車模具工業(yè)又有了很大發(fā)展。轎車覆蓋件模具設(shè)計制造具有難度大、質(zhì)量和精度要求高的特點,是汽車模具水平的最好體現(xiàn)。

模具市場

將推動國內(nèi)模具業(yè)大發(fā)展

目前,國內(nèi)汽車沖壓模具行業(yè)年生產(chǎn)能力只有80億一90億元,而我國汽車市場的模具需求量已達(dá)到200多億元。國內(nèi)汽車工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求,也為其發(fā)展提供了巨大動力。我國的模具工業(yè)步入了高速發(fā)展時期,近10年來,模具工業(yè)一直以每年15%的增長速度快速發(fā)展。我國汽車市場的巨大潛力,為汽車模具的發(fā)展帶來了更加廣闊的發(fā)展空間。近年來,國家頒布的整車特征特性(限制進(jìn)口、關(guān)鍵零件本土生產(chǎn))的政策,也為國內(nèi)模具企業(yè)增加了生產(chǎn)轎車外覆蓋件模具的機會。

發(fā)展前景

中國汽車模具的概況

迅猛發(fā)展的中國汽車工業(yè)為國內(nèi)的汽車模具帶來了廣闊的發(fā)展空間。此外由于成本和市場的因素致使發(fā)達(dá)國家模具制造的重心也逐步向以中國為代表的發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。國內(nèi)外的綜合因素促進(jìn)了國內(nèi)汽車模具工業(yè)高速發(fā)展,出現(xiàn)了很多新興汽車模具企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,2012年中國的重點骨干模具企業(yè)達(dá)到近110家。其中,沖壓模具約占37%,中國已成為名副其實的汽車模具制造大國。

我國的汽車模具產(chǎn)能在世界上極具優(yōu)勢,但是,由于國內(nèi)高端汽車模具企業(yè)技術(shù)提升緩慢、技術(shù)創(chuàng)新能力和模具新技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用能力不足等原因,致使國內(nèi)高端模具的開發(fā)能力還不能完全滿足國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的配套需求,高端汽車模具仍然有很大一部分需要依賴于進(jìn)口。

中國汽車工業(yè)作為中國十大振興產(chǎn)業(yè),得到國家政策扶持,加之汽車下鄉(xiāng)的推動,中國各大汽車企業(yè)均加大產(chǎn)量,2012年中國汽車產(chǎn)量超過1900萬輛,保持全球產(chǎn)銷量第一的地位。羅百輝表示,制造一輛普通轎車本身便需要約1500個模具,當(dāng)中有接近1000個的沖壓模具和超過200個的內(nèi)飾件模具。受我國汽車行業(yè)快速發(fā)展的影響,我國汽車模具行業(yè)呈現(xiàn)較快增長,市場容量不斷擴大。按照日、美等汽車業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平計算,到2015年我國模具服務(wù)于汽車制造業(yè)的比重若能達(dá)到40%,則我國汽車模具行業(yè)到2015年的總銷售額可達(dá)700億元。

隨著我國汽車產(chǎn)量的逐年遞升,內(nèi)資及外資汽車模具企業(yè)在中國汽車市場上大展身手,一定程度上滿足了熾熱的內(nèi)需及出口需求,同時也為我國汽車模具行業(yè)的升級換代創(chuàng)造了一個良好契機。可見,我國汽車模具產(chǎn)業(yè)的前景十分廣闊。

回顧我國汽車模具的發(fā)展歷程,在模具產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃中曾明確提出,未來汽車模具行業(yè)要向高、精、尖方向發(fā)展,這就給當(dāng)前我國汽車模具的發(fā)展提出更高的要求。回顧一路走來的點點滴滴,我國汽車模具也經(jīng)歷了多次的飛躍發(fā)展。

據(jù)專家介紹,我國汽車模具的起步幾乎與汽車同步,自50年代長春第一汽車制造廠項目啟動后,就一直未停止過前進(jìn)的步伐。進(jìn)入21世紀(jì),我國汽車模具工業(yè)經(jīng)歷很大發(fā)展。