汽車模具

人們一說汽車，首先呈現在眼前的是汽車的車身。也就是說車身是汽車的標識性總成。車身代表了那款汽車的形象特徵。汽車模具從狹義上講就是沖制汽車車身上所有衝壓件的模具的總稱。也就是“汽車車身衝壓模具”。例如，頂蓋翻邊模、橫樑加強板壓形模等。

基本介紹

• 中文名：汽車模具
• 外文名：sino automotive mould
• 組成部分：覆蓋件模具
• 主要是：注塑模
• 廣義：製造汽車上所有零件的模具總稱

基本概述

汽車模具最主要的組成部分就是覆蓋件模具。這類模具主要是冷沖模。廣義上的“汽車模具”是製造汽車上所有零件的模具總稱。例如，衝壓模具、注塑模具、鍛造模具、鑄造蠟模、玻璃模具等。

汽車車身上的的衝壓件大體上分為覆蓋件、梁架件和一般衝壓件。能夠明顯表示汽車形象特徵的衝壓件是汽車覆蓋件。因此，更加特指的汽車模具可以說成是“汽車覆蓋件衝壓模具”。簡稱汽車覆蓋件沖模。例如，前車門外板修邊模、前車門內板沖孔模等。

當然汽車上的不只車身上有衝壓件。汽車上所有衝壓件的模具都稱為“汽車衝壓模具”。歸納起來就是：

1. 汽車模具是製造汽車上所有零件的模具總稱。

2. 汽車衝壓模具是沖制汽車上所有衝壓件的模具。

3. 汽車車身衝壓模具是沖制汽車車身上所有衝壓件的模具。

4. 汽車覆蓋件衝壓模具是沖制汽車車身上所有覆蓋件的模具。

現在我們這個板塊一說汽車模具好像都指的是汽車覆蓋件沖模。為了不和廣義的汽車沖模混淆，在發帖時最好用汽車覆蓋件沖模不用汽車沖模。

衝壓模具的形式很多，沖模也依工作性質,模具構造,模具材料三方面來分類。

一般可按以下幾個主要特徵分類：

1．根據工藝性質分類

a.沖裁模：沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

b.彎曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

c.拉深模：是把板料毛坯製成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。

d.成形模：是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接複製成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

2．根據工序組合程度分類

a.單工序模：在壓力機的一次行程中，只完成一道衝壓工序的模具。

b.複合模：只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上衝壓工序的模具。

c.級進模（也稱連續模）：在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上衝壓工序的模具。

3、依產品的加工方法分類

依產品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。

a. 沖剪模具：是以剪下作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。

b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。

c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚製成有底無縫容器。

d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。

e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。

發展趨勢

在國內外汽車模具行業的發展中，中國汽車模具行業產銷需求與轉型升級前瞻模具技術呈現出以下的九大發展趨勢。

1、模具三維設計地位得以鞏固
模具的三維設計是數位化模具技術的重要內容，是實現模具設計、製造和檢驗一體化的基礎。日本豐田、美國通用等公司已實現了模具的三維設計，並取得了良好的套用效果。國外在模具三維設計中採取的一些做法值得我們借鑑。模具三維設計除了有利於實現集成化製造外，另一個優點就是便於干涉檢查，可進行運動干涉分析，解決了二維設計中的一個難題。
2、衝壓成形過程的模擬（CAE）作用更加凸顯
近年來，隨著計算機軟體和硬體的快速發展，衝壓成形過程的模擬技術（CAE）發揮著越來越重要的作用。在美國、日本、德國等已開發國家，CAE技術已成為模具設計製造過程的必要環節，廣泛用於預測成形缺陷，最佳化衝壓工藝與模具結構，提高了模具設計的可靠性，減少了試模時間。國內許多汽車模具企業在CAE的套用中也取得了顯著進步，獲得了良好的效果。CAE技術的套用可大大節省試模的成本，縮短衝壓模具的開發周期，已成為保證模具質量的重要手段。CAE技術正逐步使模具設計由經驗設計轉變為科學設計。

3、數位化模具技術已成主流方向
近年來得到迅速發展的數位化模具技術，是解決汽車模具開發中所面臨的許多問題的有效途徑。所謂數位化模具技術，就是計算機技術或計算機輔助技術（CAX）在模具設計製造過程中的套用。總結國內外汽車模具企業套用計算機輔助技術的成功經驗，數位化汽車模具技術主要包括以下方面：①可製造性設計（DFM），即在設計時考慮和分析可製造性，保證工藝的成功。②模具型面設計的輔助技術，發展智慧型化的型面設計技術。③CAE輔助分析和仿真衝壓成形的工藝過程，預測和解決可能出現的缺陷和成形問題。④用三維的模具結構設計取代傳統的二維設計。⑤模具的製造過程採用CAPP、CAM和CAT技術。⑥在數位化技術指導下處理解決試模過程中和衝壓生產中出現的問題。
4、模具加工自動化迅猛發展
先進的加工技術與裝備是提高生產率和保證產品質量的重要基礎。在先進的汽車模具企業中配有雙工作檯的數控工具機、自動換刀裝置（ATC）、自動加工的光電控制系統、工件線上測量系統等已不鮮見。數控加工已由單純的型面加工發展到型面和結構面的全面加工，由中低速加工發展到高速加工，加工自動化技術發展十分迅速。

5、高強度鋼板衝壓技術是未來發展方向
高強度鋼由於在屈強比、應變硬化特性、應變分布能力和碰撞吸能等方面具有優良的特性，在汽車上的使用量不斷增加。目前，在汽車衝壓件上使用的高強度鋼主要有烤漆硬化鋼（BH鋼）、雙相鋼（DP鋼）、相變誘導塑性鋼（TRIP鋼）等。國際超輕車身項目（ULSAB）預計2010年推出的先進概念車型（ULSAB―AVC）中97%的材料為高強度鋼，先進高強度鋼板在整車用材的比重將超過60%，而其中雙相鋼的比例將占車用鋼板的74%。

現在大量採用的以IF鋼為主的軟鋼系列將被高強度鋼板系列替代，高強度低合金鋼將被雙相鋼和超高強度鋼板替代。目前，國內汽車零件高強度鋼板的套用還多限於結構件與梁類件，所用材料的抗拉強度多在500MPa以下。因此，迅速掌握高強度鋼板衝壓技術，是我國汽車模具行業亟待解決的一個重要問題。

6、新型模具產品適時推出
隨著汽車衝壓生產高效化和自動化的發展，級進模在汽車衝壓件的生產中套用將更加廣泛。級進模是一種高新技術模具產品，技術難度大，製造精度要求高，生產周期長，多工位級進模將是我國重點發展的模具產品之一，形狀複雜的衝壓件，特別是一些按傳統工藝需要多副沖模分序沖制的中小型複雜衝壓件，越來越多地採用級進模成形。

7、模具材料與表面處理技術將受到重用
模具材料的質量和性能是影響模具質量、壽命和成本的重要因素。近年來，除了不斷有多種高韌性和高耐磨性冷作模具鋼、火焰淬火冷作模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼推出外，國外在大中型衝壓模具上選用鑄鐵材料，是一個值得關注的發展趨勢。球墨鑄鐵具有良好的強韌性和耐磨性，其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都較好，而且成本比合金鑄鐵低，因此在汽車衝壓模具中套用較多。

8、管理的科學化與信息化是模具企業發展方向
汽車模具技術發展的另一個重要方面是管理的科學化與信息化。管理的科學化使模具企業不斷地向準時製造（Just-in- TimeManufacturing）和精益生產（LeanProduction）的方向發展，企業管理更加精準，生產效率大幅提高，無效的機構、環節和人員不斷精簡。隨著現代管理技術的進步，許多先進的信息化的管理工具，包括企業資源管理系統（ERP）、客戶關係管理（CRM）、供應鏈管理（SCM）、項目管理（PM）等，在模具企業得到廣泛套用。
9、模具的精細化製造是必然趨勢
所謂的模具精細化製造，是對模具的開發過程和製造結果而言的，具體地表現為衝壓工藝和模具結構設計的合理化、模具加工的高精度、模具產品的高可靠性和技術管理的嚴密性。模具精細化製造其實並不是一項單一的技術、二是設計、加工和管理技術的綜合反映。模具精細化製造的實現除了靠技術上精益求精，還要靠嚴密的管理來保障。

2011年8月末，我國汽車保有量首次突破1億輛，全國機動車保有量高達2.19億輛，2011年全年累計生產汽車1841.89萬輛。預計到2020年，我國汽車保有量將突破2億輛，屆時每年更新量仍將高達1500萬輛左右，加上每年約500萬輛的出口量，汽車年產量仍將保持2000萬輛的規模。

我國貴為世界汽車產銷第一大國，汽車保有量也有望全球第一，但卻始終無法生產出自己的高檔車，這與被譽為“汽車工業之母”的汽車模具工業發展滯後有莫大關係。

汽車模具是指套用於汽車領域的模具，被譽為“汽車工業之母”，汽車生產中90%以上的零部件需要依靠模具成形。

汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，是車身製造技術的重要組成部分，也是形成汽車自主開發能力的一個關鍵環節。汽車模具產品包括汽車覆蓋件模具、輪胎模具、內外飾塑件模具、車燈模具、汽車保險桿模具、汽車儀錶板模具等。

在德國、美國、日本等汽車製造業已開發國家，模具產業超過40%的產品是汽車模具，而在我國僅有1/3左右的模具產品是為汽車製造業服務。一般情況下，製造一輛普通轎車本身便需要約1500個模具，當中有接近1000個的衝壓模具和超過200個的內飾件模具。受我國汽車行業快速發展的影響，我國汽車模具行業呈現較快增長，市場容量不斷擴大。並且隨著我國汽車模具行業產業結構的不斷最佳化和技術的不斷進步，高檔汽車模具產品占整個行業的比重也逐漸提升，預計未來五年的年均增速仍將超過15%。

模具結構

保險槓模具方面採用內分形的結構設計。內分形設計較之傳統的外分形結構設計，對模具結構，模具強度方面要求更高，更為複雜，相對應的，內分形結構的模具生產出來的保險槓模具設計理念更加先進。

汽車輪胎模具分類

1：活絡模具，由花紋圈，模套，上下側板組成。

活絡模具區分圓錐面導向活絡模具及斜平面導向活絡模具

2：兩半模具，由上模，下模兩片組成。

汽車輪胎模具加工工藝

以活絡模具為例

1：根據輪胎模具圖鑄造或鍛打毛坯，再粗車毛坯並熱處理。輪胎模具毛坯進行完全退火處理，消除內應力，退火時應放平，避免變形過大。

2：按圖紙打吊裝孔，再按半精車圖紙將花紋圈的外徑和高度加工到位，用半精車程式車花紋圈內腔，車完用半精車樣板檢驗。

3：用加工好的輪胎模具花紋電極把花紋圈內花紋用電火花加工成型，用樣板檢驗。

4：把花紋圈按廠家的要求均分成數份，分別畫出標示線，放到工裝內打背部腰孔並攻絲。

5：按照工序8所分的等份，對準劃線處切割。

6：把切割好的花紋塊按圖紙要求對花紋進行打光、清角、清根、打排氣孔。

7：對花紋塊型腔內部均勻噴沙，要求顏色一致。

8：將花紋圈、模套、上下側板合併組裝，完成輪胎模具。

塑膠模具分類的方法很多，按照塑膠製件成型加工的方法的不同可以分為以下幾類：

·注射模

注射模又稱注塑模。這種模具的成型工藝特點是，將塑原材料放置在注射機的加熱料筒內。塑膠受熱熔融，在注射機的螺桿或柱塞推動下，經噴嘴和模具的澆注系統進入模具型腔，塑膠在模具型腔內經保溫、保壓、冷卻固化成型。由於加熱加壓裝置能夠分階段發揮作用，注射成型不但能成型形狀複雜的塑膠製件，而且生產效率高、質量好。故注射成型在塑膠製件成型中占有很大的比重，注射模占塑膠成型模具的一半以上。注射機主要用於熱塑性塑膠的成型，近年來也逐漸用於熱固性塑膠的成型。

·壓縮模

壓縮模又稱壓制模或壓膠模。這種模具的成型工藝特點是，將塑膠原材料直接加在敞開的模具型腔內，然後合模，塑膠在熱和壓力作用下呈熔融狀態後，以一定壓力充滿型腔。此時，塑膠的分子結構產生了化學交聯反應，逐漸硬化定型。壓縮模多用於熱固性塑膠，其成型塑件大多用於電器開關的外殼和日常生活用品。

·傳遞模

傳遞模又稱壓注模或擠膠模。這種模具的成型工藝特點是，將塑膠原料加入預熱的加料室里，然後由壓柱向加料室內的塑膠原料施加壓力，塑膠在高溫高壓下熔融並通過模具的澆注系統進入型腔，然後發生化學交聯反映而逐漸固化成型。傳遞成型工藝多用於熱固性塑膠，可以成型形狀比較複雜的塑膠製件。

·擠出模

擠出模又稱擠出機頭。這種模具能連續生產斷面形狀相同的 塑膠，例如塑膠管材、棒材、片材等。擠出機的加熱加壓的裝置與注射機的裝置相同。熔融狀態的塑膠經過機頭會形成連續不斷的成型塑件，生產效率特別高。

·除了上述所列舉的幾類塑膠模具外，還有真空成型模、壓縮空氣模、吹塑模、低發泡塑膠模等。

澆口位置

日用品模具澆口的形式很多，但無論採用什麼形式的模具澆口，其開設的位置對塑件的成形性能及成型質量影響都很大。所以，合理選擇模具澆口的開設位置是提高塑件質量的一個重要設計環節。在選擇模具澆口位置時，應針對塑膠製造的幾何形狀特點及技術要求，來分析熔融塑膠在模內的流動狀態，填充條件及排氣條件等因素。 模具澆口應開設在塑件斷面最厚處。當塑件的壁厚相差較大時，若將模具澆口開設在壁薄處，這是塑膠熔體進入型腔後，不但流動阻力大，而且還易冷卻，影響熔體的流動距離，難易保證充填滿整個型腔。塑件的壁厚處往往是熔體最晚固化的地方，如果澆口開設在壁薄處，那么壁厚的地方因塑膠熔體收縮得不到補縮而會形成表面凹陷或縮孔。

模具澆口的尺寸及位置選擇應避免產生噴射和蠕動現象。小的模具澆口如果正對著一個寬度和厚度較大的型腔，則高速料流經過澆口時，由於受到很高的切應力，將生產噴射和蠕動等熔體斷裂現象。有時噴著現象還會使塑膠製件形成波紋流痕。

模具澆口位置的選擇應使塑膠的流程最短，料流變化方向最少。

模具澆口位置的選擇應有利於型腔內氣體的排出。

應防止料流將型腔，型芯，嵌件擠壓變形。

模具投資

據了解，我國目前為汽車服務的模具約已占到了全部模具產量的三分之一左右。在這占模具總量三分之一的汽車模具中，衝壓模具要占到一半左右，由此可見汽車衝壓模具在模具行業和汽車工業中的重要地位。汽車模具也是黃岩模具，隨著模具行業的不斷發展，汽車模具在國內的模具行業已經有著舉足輕重的位置。

十年前中國汽車模具（黃岩模具）主要是以一汽、二汽、天汽、南汽、成飛以及我國台灣的模具團隊為行業的標誌性企業，今天汽車模具投資欣欣向榮，汽車模具企業已發展到數十家，一批快速崛起的民營企業已經具備相當的規模。無論是技術上，還是產能上這些企業都大大超過了當年的標誌性企業。黃岩模具在汽車模具這一塊近年來的發展呈現一個良好的趨勢。

目前，我國的汽車產業發展態勢良好，我國汽車銷售量正以每年26%的速度增長，而汽車零部件的規模比整車還大，這些零部件90%都靠模具生產，這就有利的推動了我國的汽車模具產業發展。據統計，近年，我國的模具工廠擴產規模呈增長態勢，每年新增投資7000億元左右，其中汽車模具工廠約占四成，表明汽車模具投資已成為我國模具產業投資的主力之一。

我國的汽車模具與汽車幾乎是同時起步的，1953年，一汽工具廠內開始建立沖模車間，當時設計能力為每年32萬工時，主要承擔小型、中型沖模製造和大型覆蓋件沖模的維修任務。進入21世紀，我國汽車模具工業又有了很大發展。轎車覆蓋件模具設計製造具有難度大、質量和精度要求高的特點，是汽車模具水平的最好體現。

模具市場

將推動國內模具業大發展

目前，國內汽車衝壓模具行業年生產能力只有80億一90億元，而我國汽車市場的模具需求量已達到200多億元。國內汽車工業的高速發展對模具工業提出了越來越高的要求，也為其發展提供了巨大動力。我國的模具工業步入了高速發展時期，近10年來，模具工業一直以每年15%的增長速度快速發展。我國汽車市場的巨大潛力，為汽車模具的發展帶來了更加廣闊的發展空間。近年來，國家頒布的整車特徵特性(限制進口、關鍵零件本土生產)的政策，也為國內模具企業增加了生產轎車外覆蓋件模具的機會。業內相關專家指出，在這種行業背景下，如何抓住機遇，應對市場，就看哪家企業在技術實力上更強，在產品質量上更好，在企業競爭力上更高。未來，汽車市場仍是國內模具業發展的強大推動力。

發展前景

中國汽車模具的概況

迅猛發展的中國汽車工業為國內的汽車模具帶來了廣闊的發展空間。此外由於成本和市場的因素致使已開發國家模具製造的重心也逐步向以中國為代表的開發中國家轉移。國內外的綜合因素促進了國內汽車模具工業高速發展，出現了很多新興汽車模具企業。據統計，2012年中國的重點骨幹模具企業達到近110家。其中，衝壓模具約占37%，中國已成為名副其實的汽車模具製造大國。

我國的汽車模具產能在世界上極具優勢，但是，由於國內高端汽車模具企業技術提升緩慢、技術創新能力和模具新技術的研發及套用能力不足等原因，致使國內高端模具的開發能力還不能完全滿足國內汽車產業的配套需求，高端汽車模具仍然有很大一部分需要依賴於進口。所以說國內汽車模具產業需儘快補齊這一短板才能彌補我國汽車模具行業的一大缺憾。

中國汽車工業作為中國十大振興產業，得到國家政策扶持，加之汽車下鄉的推動，中國各大汽車企業均加大產量，2012年中國汽車產量超過1900萬輛，保持全球產銷量第一的地位。羅百輝表示，製造一輛普通轎車本身便需要約1500個模具，當中有接近1000個的衝壓模具和超過200個的內飾件模具。受我國汽車行業快速發展的影響，我國汽車模具行業呈現較快增長，市場容量不斷擴大。按照日、美等汽車業已開發國家的水平計算，到2015年我國模具服務於汽車製造業的比重若能達到40%，則我國汽車模具行業到2015年的總銷售額可達700億元。

隨著我國汽車產量的逐年遞升，內資及外資汽車模具企業在中國汽車市場上大展身手，一定程度上滿足了熾熱的內需及出口需求，同時也為我國汽車模具行業的升級換代創造了一個良好契機。可見，我國汽車模具產業的前景十分廣闊。

回顧我國汽車模具的發展歷程

在模具產業十二五規劃中曾明確提出，未來汽車模具行業要向高、精、尖方向發展，這就給當前我國汽車模具的發展提出更高的要求。回顧一路走來的點點滴滴，我國汽車模具也經歷了多次的飛躍發展。

據專家介紹，我國汽車模具的起步幾乎與汽車同步，自50年代長春第一汽車製造廠項目啟動後，就一直未停止過前進的步伐。進入21世紀，我國汽車模具工業經歷很大發展。轎車覆蓋件模具設計製造具有難度大、質量和精度要求高的特點，是汽車模具水平的最好體現。經過多年發展，我國目前為汽車服務的模具約已占到了全部模具產量的三分之一左右，由此可見汽車模具在模具行業和汽車工業中的重要地位。尤其是汽車覆蓋件模具，直接關係到汽車車型，因此其地位尤為重要。