【干货】汽车覆件磨具轻量化设计及研配型面数控加工技术研究

一 . 目的

1. 汽车轻量化——节能、减排。途径——高强钢、热成形钢、铝合金、复合材料 

2. 模具轻量化——节约成本（模具厂、主机厂） 途径——材料？整体尺寸（长、宽、高）

二 . 背景

拉延是汽车覆盖件冲压中最为重要的工序，模具制造难，调试 周期，成本最高。

三、方法

1. 凸成形拉延磨具

实施原理：充分考虑拉延成形时板料在压边力的作用下，在非起皱区域 接触情况下只会与凸、凹模型面上凸特征曲面接触。

实施方法：只保留凸模和凹模凸起的部分，采用凸型面拉延；

全型面拉延： 

凹模工作型面：1045962.9 mm2≈1.046 m2;

凸模工作型面：1030126.06 mm2 ≈1.030 m2; 

凸型面拉延： 

凹模工作型面：476043.154 mm2≈0.476 m2； 

凸模工作型面：862155.987 mm2 ≈0.862 m2 ； 

综上所述：通过凸成形拉延，凹面型面总面积（工作型面） 减少 54.5%。凸模型面总面积（工作型面）减少 16.3%。凸模、凹模总的型面面积（工作型面）减少 35.5%。总的模具结构减轻尚未统计（因涉及到掏空后的加强）

2. 类筋板型面磨具

实施原理：充分考虑拉延成形时凸凹工作型面曲面的复杂程度及曲率大 小，将特征较少及曲率较小的曲面进行局部掏空，减少凸凹模工作型面 面积； 

实施方法：使凸模和凹模工作型面上呈现多个平行和交错的类筋板结构， 实际冲压时与板料接触的区域为类筋板型面。 

关键技术：曲面离散时以弦偏差作为约束，同时通过微调弦端点坐标减 小弦偏差。

全型面拉延：

凹模工作型面：1114799.77mm2≈1.115 m2; 

凸模工作型面：1105028.43mm2≈1.105 m2; 

凸型面拉延： 

凹模工作型面：927796.071mm2≈0.928 m2 ； 

凸模工作型面：927328.596mm2≈0.927m2 ； 

综上所述：类筋板型面成型方法与完整成型方法比较得知， 凹面型面总面积（工作型面）减少 16.8%。凸模型面总面积（工作型面）减少 16.1%。凸模、凹模总的型面面积 （工作型面）减少 16.4%。总的模具结构减轻尚未统计（因涉及到掏空后的加强）

3. 两种方法结合实行模面

优点总结：

在保证拉延成形的 质量前提下，可以大大 减少模具型面加工、研 配的区域，减少加工、 调试时间和刀具消耗。

由于所形成的筋板型面可以贯穿凸凹模工作型面直接与底座筋板相连接， 因此可有效的减轻模具的重量。为主机厂和模具厂带来巨大的效益。

可以有效的消除 “啃模”现象，避免 模具型面局部出现过 大应力而造成的破损。能适应冲压过程中 模具的蠕变变形带来 的“啃模”。 

四、研配型面数控加工技术

拉延成形件特点：厚度分布不均。

研配：使凸凹模型面能贴合拉延后零件的上下型面，通常进行 单面（凸模或凹模型面）研配。 

目前的拉延模具制造： 

结构 3D 建模——数控加工（等料厚）——钳工打磨研配

CAE 拉延仿真分析——获得成形后零件的厚度分布。

CAE 仿真分析 获得的厚度分布 与实际成形后零 件的实际厚度分 布基本一致。

第一种技术路线：通过曲面形变后进行数控加工直接获取符 合研配要求的模具型面。

第二种技术路线：通过对原始数控加工轨迹进行修改后直接 获取符合研配要求的模具型面。

两种技术路线比较

以改变加工刀轨的方法进行的实例加工