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摘要：最近几年汽车行业的快速发展给我国模具制造行业带来来了一定的挑战以及良好的机遇，因此一定要加强对汽车覆盖件模具的研究，优化结构设计，有效缩短汽车覆盖件工艺的周期，进而提升汽车生产水平，更好的推动汽车行业发展。
关键词：汽车；覆盖件；冲压模具；结构优化
引言
随着我国汽车制造业的不断发展，汽车制造水平的不断提升，越来越多的企业开始将注意力放在汽车研发效率的提高以及成本的降低方面。汽车覆盖件冲压模具是整个汽车覆盖件装置中较为重要的组成部分，冲压模具的设计水平和质量以及制造成本将直接影响到整个汽车的生产成本以及汽车的质量水平。随着能源资源的耗用量越来越大，能源的市场价格不断上升，钢铁的市场价格也在不断增加，因而模具的制造成本会有所上升。此时，如何有效控制模具的生产成本就成为了一个重要的课题。除此之外，新的原材料和设备的应用也会对原有的模具生产和制造带来一定的影响，想要有效解决这些问题，就需要对汽车覆盖件冲压模具的结构进行优化设计，对此问题进行认真的探讨和研究。
1汽车覆盖件冲压模具特点
1.1设计特点
一般的汽车覆盖件冲压模具都具备以下几个特点。第一，针对冲压模具的尺寸来说，通常其尺寸都会较大。一方面是汽车设计和制造的要求，另一方面是在冲压模具的安装、运输和装置等环节的需要。第二，汽车覆盖件冲压模具的架构是基础部件，为了能够减少冲压模具的重量，提高模具的制造水平和质量，越来越多的模具生产倾向于将中间设计成为一个立筋连接的上下两层式的结构。第三，从当前汽车覆盖件冲压模具的标准化程度来看，相关要求仍然不高。很多冲压模具设计的标准化程度会大于一般的覆盖件冲压模具。第四，从汽车覆盖件冲压模具所选用的材料来看，冲压模具所用的原材料的质量要求并不是很高，例如凹模所用到的零件，只需要满足一定强度要求的铸铁就行。一般情况下，冲压模具所用到的工作零部件是工具钢。
1.2制造特点
一般的汽车覆盖件冲压模具都具有以下几个特点。首先，在汽车覆盖件冲压模具的生产准备环节当中，最重要的内容就是冲压模具的基础零部件以及工作零部件的毛坯。通常基础零部件以及工作零部件的毛坯是单个生产制造。其次，由于一般的汽车覆盖件冲压模具的结构尺寸较大，因而需要准备大型机械进行制造和加工。第三，汽车覆盖件冲压模具制造过程中的一个重点就在于工作零部件形状的制造与加工。由于一般的工作零部件都是三维曲面，因而制造工艺会更加复杂，对零部件的精确度也没有更有力的保证。所以，保证整个模具的尺寸精确度的核心就在于整个设计与制造的时间控制以及数控加工的水平。
2汽车覆盖件冲压模具的结构优化
2.1拉延模型面设计
通过对汽车覆盖件的三维模型分析可知，想要对拉延模型面进行设计就需要完成以下设计环节，首先，在计算机中汽车数据库中导出覆盖件的3D模型，然后对其零件形状进行检查。其次，根据零件实际情况来对其加工工艺进行判断，进而对冲压方向进行判定，并且还要展开翻边确定相应的修边线。再次，对覆盖件的拉伸台阶的实际形状进行设计，并且在压料面形状确定以后的基础上，在其上部设置拉延筋，同时生成相应的凹模圆角，进而构建出一个完整的拉延模型面。在设计完成以后，将其导入到冲模数据中。在拉延模型设计完成以后，就需要使用Pro/E这一软件来对拉延模型的特征参数进行设计，同时还需注意的就是拉延模型的几何模型是由拉延筋、压料面、工艺延伸以及凹模圆角等功能组别所构成的。因此使用特征参数化方式来对拉延模型面进行设计，能够有效提升其设计质量和成效，进而为模具开发、制作过程提供基础参考。
2.2冲压成形的数值模拟
因为普通冲压模具实际体积较大，因此在制作过程中需要由铸造成形，并且对于形状也不能有太过复杂的要求，因此其成形存在一定的困难。在对板料进行冲压成形数值模拟过程总会涉及到很多问题的分析和计算，在一定程度上都具有很大的困难，例如几何、材料以及接触等方面的非线性问题。而有限元方法不但能够对冲压件的变形、应力以及应变等情况进行处理，还能其回弹、残余应力、应力变化等进行计算。然后在利用相应的软件对模块等进行模拟。因此在进行设计过程中，要将之前设计好的拉延模型按照特征组进行划分，然后将其输入到Autoform软件中进行相应的处理，并且将特征组的几何模型划分成一定的网格，并在其基础上建立起有限元模型，之后通过相应的命令将其装配成相应的有限元模型，而这样一来就可以有效避免对其他模型的逐一划分，不仅有效节省了网格划分的时间，还能保证各单元节点之间的有效队形，进而提升计算精度。而从对有关数值进行模拟的结果分析可知，只有根据板材的实际情况来确定相应的冲压工艺参数，才能有效保证拉延模型面能满足其设计工艺需求。
2.3覆盖件结构设计
2.3.1自顶向下设计
在以往的模具设计过程中，通常使用串行以及自底向上的方式来进行模具设计。在汽车生产、装配过程中，会使用到很多模具，其中覆盖件模具要求精度高，并且形状也相对复杂，结构尺寸也较大，同时还需要良好的配合性以及协调性。而自顶向下设计技术在汽车覆盖件模具研发过程中得到了很好的应用，首先，该技术能够在设计期间，对模具整体结构的功能进行相应的设计和分解。其次，能够在布局阶段提升各功能区域和装配之间的协调和稳定，解决模具整体性等问题。最后，还能在设计阶段对其中所涉及到的零件等进行进一步细化分析，进而设计出最为合理且试用性较好的模具。覆盖件模具是相对分离的子部件按照一定的关系进行组合，且具有某种特定功能的机械部件，其自身功能就是通过装配体中的各零部件之间相互运动而实现的。同时该种运动通过零件间管理量的变化而产生的，因此一定要保证装配体安装正确且质量良好，并且还要保证零件关系的正常，才能保证其功能的有效实现。
2.3.2应用设计软件
为了进一步达到模具设计自动化的目的，降低对模具制作人员的要求，就一定要根据覆盖件的设计情况来研发职能软件。现阶段最为常用的CBD方式来进行设计，而相对成功的就是CAD。在CAD系统中对汽车覆盖件模具进行设计，要先将数值模拟合格的覆盖件型面作为设计基础，然后在此基础上构建型面，和模具零件之前的关系图，并使用自顶向下的设计技术来构建完善的模具模型，之后在对模具整体结构进行设计。一旦需要对CAD型面进行更换，就一定要使用相应的算法，从实例数据库中找到相应的实例模型，这时就需要相关设计人员对其进行有效的干预，软件系统重新生成相应的模具结构，进而设计出符合实际需求的模具。此外，使用计算机与设计人员进行有效结合的方式来对覆盖件模具进行设计，不仅有效提升了模具自身结构设计的水平，还提高了模具整体的质量，并在一定程度上延长了模具使用的时间，因此现阶段对覆盖件模具进行设计已经是相关学术界重点的关注。
结语
随着科学技术水平的快速发展以及市场需求的日益增多，我国的汽车制造业和模具制造业都在不断地发展和进步，这就对模具的设计和制造技术提出了更高的要求。在汽车模具当中，冲压模具是不可或缺的部分。一个车型的模具所占的成本高达亿元。在能源资源和钢铁的价格进一步上涨之后，模具的成本将会进一步提高。此时，采取怎样的措施来控制模具的制造成本，就成为了一个亟待解决的问题。本文针对冲压模具结构优化方法进行了相关探讨，希望可以为我国的模具制造业贡献一份力量。
参考文献：
[1]龚运息，卢映秋，马杰.基于CAE技术驱动的汽车前门外板覆盖件拉延模设计[J].制造技术与机床，2017（2）：150-1544
[2]荆永新，赵鑫，苏磊.典型汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技術研究[J].科技风，2016（15）：1405
[3]李钦生，杨海卉，袁帮谊.汽车覆盖件多工位复合成形工艺研究及模具设计[J].锻压技术，2015，40（6）：98-1016
关键词：汽车；覆盖件；冲压模具；结构优化
引言
随着我国汽车制造业的不断发展，汽车制造水平的不断提升，越来越多的企业开始将注意力放在汽车研发效率的提高以及成本的降低方面。汽车覆盖件冲压模具是整个汽车覆盖件装置中较为重要的组成部分，冲压模具的设计水平和质量以及制造成本将直接影响到整个汽车的生产成本以及汽车的质量水平。随着能源资源的耗用量越来越大，能源的市场价格不断上升，钢铁的市场价格也在不断增加，因而模具的制造成本会有所上升。此时，如何有效控制模具的生产成本就成为了一个重要的课题。除此之外，新的原材料和设备的应用也会对原有的模具生产和制造带来一定的影响，想要有效解决这些问题，就需要对汽车覆盖件冲压模具的结构进行优化设计，对此问题进行认真的探讨和研究。
1汽车覆盖件冲压模具特点
1.1设计特点
一般的汽车覆盖件冲压模具都具备以下几个特点。第一，针对冲压模具的尺寸来说，通常其尺寸都会较大。一方面是汽车设计和制造的要求，另一方面是在冲压模具的安装、运输和装置等环节的需要。第二，汽车覆盖件冲压模具的架构是基础部件，为了能够减少冲压模具的重量，提高模具的制造水平和质量，越来越多的模具生产倾向于将中间设计成为一个立筋连接的上下两层式的结构。第三，从当前汽车覆盖件冲压模具的标准化程度来看，相关要求仍然不高。很多冲压模具设计的标准化程度会大于一般的覆盖件冲压模具。第四，从汽车覆盖件冲压模具所选用的材料来看，冲压模具所用的原材料的质量要求并不是很高，例如凹模所用到的零件，只需要满足一定强度要求的铸铁就行。一般情况下，冲压模具所用到的工作零部件是工具钢。
1.2制造特点
一般的汽车覆盖件冲压模具都具有以下几个特点。首先，在汽车覆盖件冲压模具的生产准备环节当中，最重要的内容就是冲压模具的基础零部件以及工作零部件的毛坯。通常基础零部件以及工作零部件的毛坯是单个生产制造。其次，由于一般的汽车覆盖件冲压模具的结构尺寸较大，因而需要准备大型机械进行制造和加工。第三，汽车覆盖件冲压模具制造过程中的一个重点就在于工作零部件形状的制造与加工。由于一般的工作零部件都是三维曲面，因而制造工艺会更加复杂，对零部件的精确度也没有更有力的保证。所以，保证整个模具的尺寸精确度的核心就在于整个设计与制造的时间控制以及数控加工的水平。
2汽车覆盖件冲压模具的结构优化
2.1拉延模型面设计
通过对汽车覆盖件的三维模型分析可知，想要对拉延模型面进行设计就需要完成以下设计环节，首先，在计算机中汽车数据库中导出覆盖件的3D模型，然后对其零件形状进行检查。其次，根据零件实际情况来对其加工工艺进行判断，进而对冲压方向进行判定，并且还要展开翻边确定相应的修边线。再次，对覆盖件的拉伸台阶的实际形状进行设计，并且在压料面形状确定以后的基础上，在其上部设置拉延筋，同时生成相应的凹模圆角，进而构建出一个完整的拉延模型面。在设计完成以后，将其导入到冲模数据中。在拉延模型设计完成以后，就需要使用Pro/E这一软件来对拉延模型的特征参数进行设计，同时还需注意的就是拉延模型的几何模型是由拉延筋、压料面、工艺延伸以及凹模圆角等功能组别所构成的。因此使用特征参数化方式来对拉延模型面进行设计，能够有效提升其设计质量和成效，进而为模具开发、制作过程提供基础参考。
2.2冲压成形的数值模拟
因为普通冲压模具实际体积较大，因此在制作过程中需要由铸造成形，并且对于形状也不能有太过复杂的要求，因此其成形存在一定的困难。在对板料进行冲压成形数值模拟过程总会涉及到很多问题的分析和计算，在一定程度上都具有很大的困难，例如几何、材料以及接触等方面的非线性问题。而有限元方法不但能够对冲压件的变形、应力以及应变等情况进行处理，还能其回弹、残余应力、应力变化等进行计算。然后在利用相应的软件对模块等进行模拟。因此在进行设计过程中，要将之前设计好的拉延模型按照特征组进行划分，然后将其输入到Autoform软件中进行相应的处理，并且将特征组的几何模型划分成一定的网格，并在其基础上建立起有限元模型，之后通过相应的命令将其装配成相应的有限元模型，而这样一来就可以有效避免对其他模型的逐一划分，不仅有效节省了网格划分的时间，还能保证各单元节点之间的有效队形，进而提升计算精度。而从对有关数值进行模拟的结果分析可知，只有根据板材的实际情况来确定相应的冲压工艺参数，才能有效保证拉延模型面能满足其设计工艺需求。
2.3覆盖件结构设计
2.3.1自顶向下设计
在以往的模具设计过程中，通常使用串行以及自底向上的方式来进行模具设计。在汽车生产、装配过程中，会使用到很多模具，其中覆盖件模具要求精度高，并且形状也相对复杂，结构尺寸也较大，同时还需要良好的配合性以及协调性。而自顶向下设计技术在汽车覆盖件模具研发过程中得到了很好的应用，首先，该技术能够在设计期间，对模具整体结构的功能进行相应的设计和分解。其次，能够在布局阶段提升各功能区域和装配之间的协调和稳定，解决模具整体性等问题。最后，还能在设计阶段对其中所涉及到的零件等进行进一步细化分析，进而设计出最为合理且试用性较好的模具。覆盖件模具是相对分离的子部件按照一定的关系进行组合，且具有某种特定功能的机械部件，其自身功能就是通过装配体中的各零部件之间相互运动而实现的。同时该种运动通过零件间管理量的变化而产生的，因此一定要保证装配体安装正确且质量良好，并且还要保证零件关系的正常，才能保证其功能的有效实现。
2.3.2应用设计软件
为了进一步达到模具设计自动化的目的，降低对模具制作人员的要求，就一定要根据覆盖件的设计情况来研发职能软件。现阶段最为常用的CBD方式来进行设计，而相对成功的就是CAD。在CAD系统中对汽车覆盖件模具进行设计，要先将数值模拟合格的覆盖件型面作为设计基础，然后在此基础上构建型面，和模具零件之前的关系图，并使用自顶向下的设计技术来构建完善的模具模型，之后在对模具整体结构进行设计。一旦需要对CAD型面进行更换，就一定要使用相应的算法，从实例数据库中找到相应的实例模型，这时就需要相关设计人员对其进行有效的干预，软件系统重新生成相应的模具结构，进而设计出符合实际需求的模具。此外，使用计算机与设计人员进行有效结合的方式来对覆盖件模具进行设计，不仅有效提升了模具自身结构设计的水平，还提高了模具整体的质量，并在一定程度上延长了模具使用的时间，因此现阶段对覆盖件模具进行设计已经是相关学术界重点的关注。
结语
随着科学技术水平的快速发展以及市场需求的日益增多，我国的汽车制造业和模具制造业都在不断地发展和进步，这就对模具的设计和制造技术提出了更高的要求。在汽车模具当中，冲压模具是不可或缺的部分。一个车型的模具所占的成本高达亿元。在能源资源和钢铁的价格进一步上涨之后，模具的成本将会进一步提高。此时，采取怎样的措施来控制模具的制造成本，就成为了一个亟待解决的问题。本文针对冲压模具结构优化方法进行了相关探讨，希望可以为我国的模具制造业贡献一份力量。
参考文献：
[1]龚运息，卢映秋，马杰.基于CAE技术驱动的汽车前门外板覆盖件拉延模设计[J].制造技术与机床，2017（2）：150-1544
[2]荆永新，赵鑫，苏磊.典型汽车覆盖件冲压工艺及模具设计技術研究[J].科技风，2016（15）：1405
[3]李钦生，杨海卉，袁帮谊.汽车覆盖件多工位复合成形工艺研究及模具设计[J].锻压技术，2015，40（6）：98-1016