汽车覆盖件冲压模具有限元分析

摘要：汽车覆盖件冲压模具是汽车制造业中的主要设备之一，在汽车制造业中冲压模具的设计具有十分重要的作用。本文主要对汽车覆盖件冲压模具的结构进行了分析并且在此基础上提出了自己的见解。

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1. 引言

在经济不断发展的今天，汽车行业具有广阔的发展前景，同时也面临着严峻的考验。一方面，现在的人们对汽车的要求越来越高，不仅要求汽车的质量和性能不断提高，同时对汽车的外观、安全以及环保等方面也有要求；另一方面，随着越来越多的汽车制造业的出现，市场竞争变的越来越激烈，各个国家的政府也对汽车尾气排放量等汽车污染物进行了严格的规定。现在，对于汽车的改进，大部分都体现在汽车车身上的变化，所以说要对汽车覆盖件模具进行设计，汽车覆盖件模具的制造大约占据整个汽车制造周期的70%左右，而且生产成本也占据汽车制造总成本的70%以上。

2. 汽车覆盖件冲压模具的设计特点和制造特点

汽车覆盖件冲压模具的设计特点一般包括四个方面，首先，对于冲压模具的结构尺寸方面，结构尺寸大。汽车模具覆盖件本身的尺寸就要求比较大，另外，覆盖件冲模的制件定位、上下模的导向、模具的安装结构、模具的起吊和旋转以及运输装置等都需要加大冲模的结构尺寸。其次，基础件为框架结构。为了减轻模具的重量并且提高模具的制造工艺，目前大多数的模具一般设计成中间是立筋连接上下两层是由两块板状物构成的水平的框架的结构。再次，关于汽车覆盖件冲压模具的标准化程度方面，标准化程度要求比较低。大多数的冲模设计的标准化程度和标准件的选用量会比覆盖件冲模大，像一般的冲孔模可以全部选用标准件装配而成。最后，关于汽车覆盖件冲压模具的材料质量要求方面，模具的材料质量要求相对来说要求比较低。像凹模、压边圈等寿命为40万次以下的覆盖件拉延模的工作零件来说，使用强度高一点的铸铁就可以，一般冲模的工作零件为工具钢。

汽车覆盖件冲压模具的制造特点包括五个方面，第一，汽车覆盖件冲压模具生产准备的重点是冲模基础零件和工作零件的毛坯，一般它们都是单间生产并且是铸件的，毛坯准备的关键就是铸造模型的制造。第二，因为汽车覆盖件冲压模具的轮廓尺寸比较大，一般会需要大型的机械加工设备，比较常见的有龙门刨床、龙门铣床、龙门数控铣床、多轴数控铣床等，为了模具的调试还会需要大型的试模压力机。第三，工作零件型面的加工是汽车覆盖件冲模制造工艺的重点，这些零件主要是由三维曲面组成的组合面，所以加工会比较空难，并且不容易保证零件的精度，因此提高模具精度和缩短制造周期的关键就是提高数控加工的精度。第四，覆盖件冲模的装配和试压调整是极为重要的制造工序过程。试压调整所占整个设计制造工时的比例很大。随着技术进步和机械加工精度的提高，调试周期将逐渐缩短。第五，一个覆盖件一般需要两套以上的冲模，而各套冲模的制造顺序是受到工艺验证需要制约的。常规的制造顺序是首先制造拉延模，然后依次是各类成形模，修冲模。

3. 模具的结构分析

在新技术新材料的应用下，我们要时刻关注覆盖件冲压模具的受力和变形问题，一般早板料的形成过程中应该保持冲头的速度为0.1-1m/s，一般板料的形成过程主要包括以下几个部分：第一，提取模具的几何信息，主要包括模具的型面和三维立体结构数据的采取；第二，冲压的模拟和有限元的预处理分析，这一过程主要是对网络进行划分处理，冲压模拟程序接受划分好的网格，并且再次基础上再次对网格进行体网格的划分，便于以后的结构分析使用；第三，对冲压过程进行模拟，通过PAM STAMP 2G模拟冲压过程获取整个冲压过程中关键时刻板料对于模具的作用力，获取节力点的数据文件；第四。对接力点载荷的施加；第五，对冲压模具的有限元分析和求解，我们通过节点位移和节点力荷载的模型可以对每一时刻的模型进行分析求解。通过冲压模拟过程，我们可以得到冲压过程中模具的受力情况和变形情况，并从中得到模具在冲压过程中的受力和变形规律，在拉延的开始阶段，一般都是首先和板料相互接触的部件的节点位移的应力比较大，在拉延的整个过程中，随着拉延的继续进行，模面的外圆角部位和交接处的节点的位移等处的效应力在逐渐的增加，直到拉延结束，才会停止。

4. 总结

对于新车型的开发研究成本非常的高，会消耗上亿元的资金，因此，对于汽车制造业来说，如何降低覆盖件冲压模具的价格是至关重要的，关系到企业的未来发展。企业在制造汽车覆盖件冲压模具的过程中，最重要的一步就是利用冲压模拟软件模拟冲压过程得到板料对模具所施加的作用力，把模拟所得到的作用力在施加到冲压模具有限元模型上进行分析和优化。汽车制造业只有牢牢把握先进的冲压模具的设计制造才能在如此激烈的竞争中占据一席之地，取得利益。

5. 参考文献：

[1]徐刚，鲁洁，黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展[J]；CMET.锻压装备与制造技术； 2010 （04） 90-92.

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