大型车身覆盖件模具冷却机构的设计

柴震　苏长生　王荣辉

摘 要：概述了大型车身覆盖件模具的结构特点和成型工艺，针对传统工艺的缺陷，开发了一种用于高速深冲切成型模具的冷却机构，并且针对冷却机构的结构设计进行了介绍。实践证明，模具结构合理，高速深切冲成型质量满足设计要求。

关键词：大型车身 成型工艺 冷却机构 高速深切冲

Design of Die Cooling Mechanism for Large Body Panel

Chai Zhen，Su Changsheng，Wang Ronghui

Abstract：The structural characteristics and forming process of large body panel die are summarized. Aiming at the defects of traditional process， a cooling mechanism for high-speed deep punching forming die is developed， and the structural design of the cooling mechanism is introduced. The practice shows that the die structure is reasonable and the quality of high-speed deep punching meets the design requirements.

Key words：large body， forming process， cooling mechanism， high speed deep punching

1 引言

模具工業是汽车工业的基础，在汽车车身设计过程中，由于流体力学和空气动力学的要求，车身外覆盖件形状日益复杂。汽车模具包括冲压模具、塑料模具、铸造模具等，其中冲压模具所占比重约40%。而在冲压模具中，汽车覆盖件模具又占据了主导地位。成型后的覆盖件，既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，以此不仅要求外观质量要求高，以满足汽车造型要求，同时也要求配合精度高、形状和尺寸一致性和互换性要求高，以保证焊接和装配质量。

随着汽车模具市场需求的快速增长，我国开始应用高新技术于汽车模具行业。目前，CAD、CAE、CAM已经在汽车模具行业普遍使用，大部分企业可自主进行二维和三维设计，并且实现模具的数控加工;同时模具检测技术水平也逐年提高，包括三坐标测量设备的普遍应用，Atos光学扫描设备的应用等。但是虽然行业发展迅速，但是与国际先进水平相比仍有很大的差距，尤其是在调试、标准化、加工细节方面差距突出。

目前，国外各种高新技术的普遍使用造就了一批批专业化生产模具企业，使得国外汽车模具达到一个空前的高度。这些强力推动汽车模具行业快速发展新技术，包括数字化模具技术、冲压成型过程模拟、高速加工、自动化加工、拼焊板和高强度钢板冲压技术、信息化管理技术等。现在车身覆盖件模具设计的基础上，研制一种大型覆车身盖件模具冷却机构，解决了覆盖件高速深切冲压成型的缺陷，有效的控制了模具温度，提高了成型质量，为今后汽车模具的发展提供了新思路。

2 车覆盖件设计要求及特点

汽车覆盖件组成如图1所示，对于大型的覆盖件而言，除了落料外其他制件均由冲压线冲压生产，且已经实现了机器人送取材料工序，使得生产节拍大大加快。这种高速深切的工况下模具会产生大量的热量，造成模具变形影响模具寿命，同时板料芯层在高温下可能形成锈蚀点，回弹也会发生变化影响板料的成形精度。

3 模具结构设计

3.1 技术路线，见图2

3.2 模具本体设计

模具本体在设计时与传统模具结构相同，主要包括凹模、凸模、压边圈等部分组成，如图3所示。

3.3 冷却机构设计

针对大型的覆盖件在高速深切的工况下模具会产生大量的热量，造成模具变形影响模具寿命，同时板料芯层在高温下可能形成锈蚀点，回弹也会发生变化影响板料的成形精度等问题，设计开发了风冷控温的模具冷却机构。在模具通孔中铺设与外部可控温制冷设备联通的冷却管路，冷却气体可在模具内部流动带走模具的积热。

冷却机构如图4所示，在冲压车身大型覆盖件时，凹模1与凸模2闭合，闭合后的压边圈3位置会产生严重积热，在积热严重部分设置冷却管路4;在实际生产应用中可根据具体积热严重的位置设置冷却管路4，所以冷却管路4可以设置在凹模1或凸模2或压边圈3上。在凹模1或凸模2或压边圈3内部开通孔，在通孔中铺设冷却管路4，冷却管路4的进口与外部冷却气源连通，冷却管路4的出口与大气连通，冷却气体在模具内部流动带走模具的积热，从而使得模具温度得到有效控制，有的效降低联动生产较多板件后模具的温度，改善了板件成形质量;解决了现有技术中于模具在高速深切的过程中模具部分积热，导致局部摩擦发热严重，使得模具积热升温，从而影响板件冲压成型质量，引发板件褶皱、开裂等缺陷的问题。

该机构有以下几个特点：

（1）该设计在满足设计要求前提下，具有创新性在模具体内开孔，并且对模具局部积热产生模块化生产思路，局部铺设冷却管路，达到了冷却位置自由的效果;（2）向冷却管路内吹入冷却压缩气体，冷却管路进出口出现压力差，一方面可以抑制了热气回流，另一方面可以高效的排出模具积热;（3）冷却机构内部冷却压缩气体流动示意图5所示，促进热量顺利流畅的排出，保证产品的高质量。

4 结语

设计的大型车身覆盖件模具冷却机构使传统设计中的缺陷得到了有效的解决，实践证明，该方法设计的冷却机构与传统相比，高速深切冲压成型是温度控制更加精准，模具温度范围参数≤60℃，产品质量合格率≥95%。该设计为汽车模具开发提供了新思路，对汽车模具行业的发展具有一定的推动作用。

参考文献：

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