1.当前国内、外模具设计与制造现状

目前在国内具备一定规模的汽车模具厂家都已经基本采用三维CAD设计，通常使用的软件有CATIA、UG、PRO-E等。CAE已经应用十分广泛，AUTOFORM和PAM-STAMP等软件也被采用。然而，为了降低成本，目前日本和韩国模具一些企业却仍然采用二维设计形式。在模具制造方面，实型铸造技术在国内应用也比较成熟，不过在一些技术细节方面与国外的铸造厂还存在一定的差距。

在机械加工方面，多数模具厂都已经配备三轴机床，很多条件好的模具公司都已经拥有了五轴高速铣等先进设备。激光切割技术也得到了应用，为模具切边线位置确定等提供了方便，大大缩短了模具的制造周期。

目前，部分国内汽车公司的少数复杂外覆盖件模具仍然采用进口，造价高、周期长。一旦周期缩短，则模具和零件质量难以保证。另外，在模具制造经验总结和借鉴方面还缺乏系统的体系和方法。国内一些大的汽车公司大多拥有自己的模具车间。以前，公司内的模具车间主要是以生产过程中对模具进行维修、维护为主。随着国内汽车工业的发展，对模具设计和制造周期的要求越来越高，一些汽车公司也开始有意识地创造条件，促进公司内的模具车间实现从以模具维修为主到以制造为主的转变。

2.CAD／CAM／CAE技术应用情况

随着工业技术的发展，产品对模具设计的要求也越来越高，传统的模具设计与制造方法不仅工艺流程长，模具表面的形状精度低，而且存在着对模具制造工人要求高等缺点，已不能适应工业产品的更新换代，因此，国内外的许多大型企业在将CAD技术应用于模具方面都投入了相当大的人力和物力。

采用计算机二维设计方法设计速度快，占用计算机内存小，对计算机硬件配置要求不高，是一种投资小，且见效快的方法，缺点是设计错误不易发现，不能直接用于分析和加工。与二维平面设计相比较，三维实体设计实现了三维造型与二维图样的有机结合、加工数据与设计数据的统一，模具设计制造和模型实体加工的CAD／CAM／CAE一体化，并且具有直观、信息量大、便于设计检查、干涉检查、设计修改等优点。但其缺点是计算机运算速度慢、软件占有硬盘和内存空间大、模具结构投影线条过多。

3.汽车覆盖件成形模具设计注意事项

汽车覆盖件成形模具一般结构尺寸较大，在设计时要注意以下几点。

（1）安全性的基本考虑

1）严禁向模内伸手，模具结构应以操作时勿需将身体的某一部分进入危险境界为原则。

2）模具的结构不应使操作者有不安全感。

3）模具上手可触及的部位都要倒角，不能有尖角。

4）搬运模具时，为了不致产生挂住之类的情况，对特别突起的模具零件应能分解存储。

5）25KG以上的模具部件要钻起重孔，禁止手工搬运。

6）为防止滑动事故，应防止靠近操作者的废料、加工件等流出或掉下。

7）不要让操作过程中的工件或废料飞出。

8）设计运输用的连接板。

（2）结构上的基本要求

1）原则上模具不要从压力机的垫板、滑块处突出来。特别是当突出部分处有导柱等危险部分时，必须加上保护罩，并涂漆，以表示危险。

2）模具的重要部件要使操作者能看得很清楚，不要有盲点（导向体、定位装置、安全区等处）。

3）原则上导柱应设在下模上。导向的配置应离操作者远些。如不得已而就近配置时，应将易产生夹住的危险处加上保护罩。

4）凡与机能无关的一切角都要进行倒角。

5）结构要适合承受力的需要。受力部分要增加加强筋，以保证强度足够。

6）容易产生夹住危险的可动部分应留出空刀槽或加上保护网。

7）应考虑采用重量平衡的结构。要考虑结构的重心，勿使产生力矩（可配置偏心负荷、气缸提升器等）。

8）为方便上下料，减少人身伤害事故，设计上下料的托料架。

9）对于大中件模，上模的滑动部分要限制运动，与此同时，要有防止落下的措施。要装安全螺栓、侧安全销。(www.daowen.com)

（3）运送制件的安全化

1）送入原则：将材料或制件送入模内时，切勿将手放进危险区。

2）搬出原则：将制件从模内取出时，原则上不要依靠人力。

3）要注意进料线的高度。

（4）易于存放保管

1）汽车覆盖件冲模的体积比较大。设计时必须考虑模具在制造、运输、使用、存放、保管和维修过程中的打开、翻转、起吊、运输中的起重装置和翻转结构。

2）同样是因为模具比较大，设计存放装置时，必须慎重考虑模具的存放方式，尽量减少模具在存放期间的变形，合理占用空间。

3）为了易于模具的管理，在模具的醒目位置设有明显标识。标识的主要内容有：前面标志、进料方向标志、模具代号等。

4.提高模具寿命的主要途径

影响模具寿命的因素很多，主要表现在以下几个方面。

（1）冲压设备的影响 冲压设备（如压力机）的精度与刚性对模具寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好，模具寿命大为提高。例如：复杂硅钢片冲模材料为CR12MOV，在普通开式压力机上使用，平均复磨寿命为1～3万次，而新式精密压力机上使用，冲模的复磨寿命可达6～12万次。尤其是对小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模，必须选择精度高、刚性好的压力机，否则，将会降低模具寿命，严重者还会损坏器具。

（2）模具设计的影响

1）模具的导向机构精度。准确和可靠的导向对于减少模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大，尤其是对无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命，必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。一般情况下，导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。

2）模具（凸、凹模）刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响，而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命，精度要求较高的，宜选较小的间隙值，反之，则可适当加大间隙，以提高模具寿命。

（3）模具材料的影响 为保证模具质量特别是使用寿命，材料是首要的因素。各种模具材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、塑性变形抗力、断裂抗力、冷热疲劳抗力等性能均有所不同，材料的性能必须满足模具的具体使用要求，否则将导致模具的早期失效。为此，对于冲模工作零件材料提出两项基本要求：①材料应满足高硬度（58～64HRC）和高强度的要求，并具有高的耐磨性和足够的韧性，热处理变形小，有一定的热硬性。②工艺性能良好。冲模工作零件加工制造过程一般较为复杂，因而必须具有对各种加工工艺的适应性，如可锻性、可加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等，选择性能优良的模具材料，同时兼顾其工艺性和经济性。

冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下工作（如热成形），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此，对模具工作零件材料的要求比普通零件高。

（4）模具制造工艺的影响

1）钢件的锻造工艺。这是模具工作零件制造过程中的重要环节。锻造工艺不合理，会降低钢材的性能，造成锻造缺陷，形成导致模具早期失效的隐患。常见的锻件表面缺陷有裂纹、折叠、凹坑等，内部缺陷有组织偏析、流线分布不合理、疏松、过热、过烧等。对于高合金工具钢的模具，通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外，还应严格控制锻造温度，制定正确的加热规范，采用正确的锻造力法，以及锻后缓冷或及时退火等。

2）预备热处理。应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等预备热处理工艺，以改善组织，消除锻造毛坯的组织缺陷，改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物，使碳化物球化、细化，促进碳化物分布均匀性。这样有利于保证淬火、回火质量，提高模具寿命。

3）淬火与回火。这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热，不仅会造成工件较大的脆性，而且在冷却时容易引起变形和开裂，严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳，应严格控制热处理工艺规范，在条件允许的情况下，可采用真空热处理。淬火后应及时回火，并根据技术要求采用不同的回火工艺。

4）消应力退火。模具工作零件在粗加工后应进行去应力退火处理，其目的是消除粗加工所造成的内应力，以免淬火后产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具，在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理，有利于稳定模具精度，提高使用寿命。

5）加工工艺的影响。切削加工时没有彻底去除材料表面脱碳层，将会降低模具的表面硬度，加剧模具磨裂及淬裂的倾向。切削的表面粗糙、尺寸连接处不光滑，或留有尖角和加工刀痕，将萌生疲劳裂纹，造成模具疲劳失效。磨削加工时进给量过大、冷却不足则容易产生磨削裂纹和磨削烧伤，降低模具的疲劳强度和断裂抗力。电火花成形及线切割加工会使模具表面产生拉应力和显微裂纹，导致表面剥落和早期开裂。若材料淬火后的内应力很高，电火花加工时应力会重新分布，引起模具变形或开裂。

（5）加工表面质量的影响 模具工作零件加上表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗黏着能力等有着十分密切的关系，直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性，直接影响冲模的使用寿命和精度，为此，应注意以下事项：①模具工作零件加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象，应严格控制磨削工艺条件和工艺方法（如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数）。②加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕、夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷。这些缺陷的存在会引起应力集中，成为断裂的根源，造成模具早期失效。③采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工获得较小的表面粗糙度值，提高模具使用寿命。

（6）表面强化处理的影响 为提高模具性能和使用寿命，模具工作零件表面强化处理应用越来越广。常用的表而强化处理方法有：液体碳氮共渗、离子渗氮、渗硼、渗钒和电火花强化，以及化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）和在盐浴中向工件表面浸镀碳化物法（TD）等。此外，采用高频淬火，液压、喷丸等表面强化处理，使模具工作零件表面产生压应力，提高其耐疲劳强度，有利于模具寿命的提高。

（7）使用和合理维护的影响 模具的正确使用和合理维护对于提高模具寿命事关重大。为了保护正常生产，提高冲压件质量，降低成本，延长冲模寿命，必须正确使用和合理维护模具，严格执行冲模“三检查”制度（使用前检查，使用过程中检查与使用后检查），并做好冲模与维护检修工作。主要工作包括模具的安装调试方式应恰当，模具在生产中压力机的参数需与设计要求相符合等。在正确使用模具时，还需对模具进行定期维护保养，模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油，对模具进行有计划的防护性维护，并通过维护过程中的数据处理，则可预防模具在生产中可能出现的问题，还可提高维修工作效率。

总之，在模具设计、制造、使用和维护全过程中，应用先进制造技术和实行全面质量管理是提高模具寿命的有效保证，并且致力于发展专业化生产，加强模具标准化工作，除零件标准化外，还有设计参数标准化、组合形式标准化、加工方法标准化等，不断提高模具设计和制造水平，有利于提高模具寿命。