汽车模具中带角度孔冲孔尺寸精确设计

吴喜波

摘要：汽车制造业的竞争开始向智能化制造集中，要提高我国汽车制造业的制造水平，完成制造技术的追赶，形成我国在汽车制造领域的技术优势，就要不断提高我国汽车制造的自动化和智能化水平。

关键词：汽车模具；精确设计；开发流程；

引言

随着现代信息技术、人工智能技术的快速发展，机械加工技术也较之过去有了很大改变，在汽车零件机械加工中，通过数控技术的应用可以有效提高汽车零件机械制造数量及质量，有助于汽车行业的快速发展需求。

1汽车车身制件开发流程

汽车外覆盖件尺寸大，形状复杂，与之匹配零件多。汽车企业车身开发部门前期一般会把造好型的整体车身分撤成一个一个零件，这些零件相互焊接，螺钉连接等方式组合成一个车身整体，汽车车身开发部门然后把这些零件3D数据分发给各个模具承制企业，模具企业的开发技术员就开始进行制件成形可能性分析论证，提出各自ECR修改意见，根据反馈给汽车车身开发部门汇总意见，综合评估后分别答复ECR具体修改情况说明，然后模具公司根据反馈的结构再次成形分析，这样相互交流几次后制件基本定型，开始正式车身制件数据设计冻结，发布模具开发正式启动数据，各模具公司接受数据后开始正式模具开发流程。

2新时期背景下汽车模具行业的要求

2.1集成化

为了有效提高汽车模具加工生产效率，必须实现汽车模具加工设计与生产技术的集成。在模具开发生产过程中，整合有效信息和资源，分工协作，配合设计模式和结构，通过整合资源，加强管理，充分整合当前有效资源，确保模具生产技术顺利推进。

2.2智能化

随着现代技术的不断改进和互联网技术的发展，汽车模具压力机的设计和加工发展的未来趋势是将专业知识与模具的系统设计相结合，以更高水平的智能设计和制作汽车模具。在相关领域专家的指导下，通过设计师的综合经验、特殊技能和适当的设计规则，可以在总体设计过程中得到启发和指导，从而创建考虑良好的数据库和模块化数据库。此外，在为模具设计构建更专业的培训指南时，专业设计师可以采取更灵活的设计方法。

3制件数据中冲孔要素再现与冲压排布规范

车身制件数据一般通过CATIA软件发送，打开制件数据就可以看到的信息，通过发布可以看到制件的各个面，各个孔的功能信息，根据孔的功能确认孔的冲压方向，通常能够垂直冲的孔不要侧冲，而且主次定位基准孔在前面冲压，为后序模具中制件精定位提供依据。打开制件数据中标注集，可以看到各孔的基准、形位公差、尺寸、注释等信息，通过这些信息了解制件在装配过程中孔的功能，尺寸大小控制范围，孔相对位置关系的要求等信息。设计冲压工艺方案时就尽量满足制件中孔的尺寸要求，在垂直冲孔能够满足孔的尺寸要求情况下，优先设计垂直冲孔，在垂直冲孔不能满足孔的尺寸要求的情况下，选择斜楔冲孔。

4汽车零件机械加工

新时期下，随着人们生活水平的提升，生活质量也较之过去有了极大提升，汽车成为普通民众生活中最为常用的交通工具。当前人们对汽车的功能要求逐渐提升，这也使得数控技术的控制程度较之过去有了一定提升。在汽车工业中，数控技术有十分广泛的应用，其可以在很大程度上满足汽车功能多样化需求，同时在数控技术不断发展下，汽车制造企业也逐渐加强了自动化生产线的使用，如车身前面板自动化生产，这种生产方式主要是通过自动化技术与数控技术的良好配合，不需要用到人力操作，汽车零件生产质量高、加工速度快，所以关注数控技术在汽车零件机械加工中的应用很有必要。（1）快速灵活定制。通过全新的CNC架构，可以让机床制造具备能自有支配、模块化的工具包，其中软CNC的驱动产品具有极强的灵活性、高度扩展性；I/O具有灵活多样的特征，能实现控制面板设计定制化；EtherCAT技术属于高速实时总线技术，能很好地满足快速、定制个性化数控机床需求，能在汽车零件机械加工过程中很好的降低成本。（2）知识产权保护。在TwinCAT3软件中，可以为用户提供经济、简单、高效的模块化、自动化工具箱，在此软件中TcCOM概念是一个适用于实时环境下的组件对象模型，在实践中用户可以结合自身当前的工作任务，设定编程语言，并借助TcCOM概念的开放式界面，将自身的个性化工艺知识、自主开发专用功能纳入控制评估中，实现对生产活动的控制。并且在这种情况下，用户会完全持有核心竞争力，并且还会受到第三方的保护，如果在生产中出现错误还能快速、准确的进行调整修改。另外在实践生产中还可以通过可靠的硬件设备进行加密，实现对自主编写软件的安全管理。在总线架构模式下的开放式CNC机床具有很强的扩展性、功能性，其融合了I/O接口嵌入式控制器、多点触控面板、紧凑型伺服端子、核心TwinCAT软件，其覆盖了软CNC功能及其他控制，属于多功能型的通用平台。

5冲孔大小超差的判定及处理方法

在设计冲压方案的过程中，如果受到模具数量与模具结构限制，在本冲压方向下，冲孔的尺寸不能满足孔的公差要求，即超出孔的最大与最小公差尺寸要求，这样冲出的孔就是超差。比如图1中所示，对于名义尺寸是ϕ7mm，公差0~0.1mm的孔，冲压完成后测量孔的实际尺寸是ϕ7mm以下，或ϕ7.1mm以上，这个孔冲压出来就是超差。如果按照同一个冲压方向来冲孔，对于超差孔处理办法通常是变更冲压方向或更改冲孔尺寸，如果要变更冲压方向，垂直冲孔可能变为斜楔冲孔，或斜楔冲孔角度发生变化，若发现较晚将导致模具结构设计和制造返工较大。那么问题就是冲压技术人员如何快速地准确判断冲孔是否超差，超差多少，如何快速计算出孔超差量并制定出补偿尺寸，提供给后序模具设计人员与加工者数据，从而避免冲孔超差不满足装车要求。

图1 制件数据中孔的有关特征参数

6孔短边实际尺寸推导出一般公式

数据基准对于圆孔的实际尺寸没有影响，因此，推导出一般公式时就不考虑料厚的方向了。根据直角三角函数关系，可以得出d=d1-A=Dcosα-Tsinα，从公式可以看出，实际冲圆孔尺寸d与理论圆孔大小D，制件料厚T，冲压方向与冲孔面的夹角α有关。只要设计数据到来后，首先检查冲孔尺寸是否满足制件公差要求，只有在满足要求的前提下设计模具，否则需要变更冲孔凸尺寸来满足用户制件的需要。

7汽车模具数控加工技术未来发展趋势

应用数值控制技术加工制造汽车模具，符合现代社会的发展，是现代必要的创新措施。现代数字控制技术具有开放性和灵活性的特点。对于汽车模具加工行业来说，这也是提高加工技术水平的关键工艺手段。将数值控制技术应用于汽车加工，由于该技术的灵活性，加工内容控制的模块化设计有助于提高数值控制技术的灵活性和效率，满足汽车加工的各种需求。未来汽车冲压加工趋势将向智能化和数字化方向发展。随着汽车行业的发展，数值控制技术将越来越完善，并逐步展现出其开放性特征。这项技术也有助于汽车加工资源的共享。

结束语

通过对带角度冲孔的分析，为设计找到解决冲孔方向及冲孔大小的办法，以及冲孔超差如何补偿的措施，为保证冲压出来的制件满足用户需求，提供技术保障。

参考文献

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