模具冲压工艺优化与模具开发增效关系研究

摘要 本研究针对汽车内板件模具冲压工艺进行优化，通过消除冗余工序，降低模具开发成本约17%，提升生产效率10%。在某车厂项目中，优化策略已验证有效。此研究为汽车制造业提供了高效模具冲压工艺方案，助力行业应对市场竞争和成本控制挑战，推动精益、高效发展。

关键词：内板件；模具冲压工艺优化；冷冲模具；开发效率；汽车制造业

第一章 研究背景与意义

随着汽车工业的迅猛发展，内板件模具的开发和优化成为提高生产效率和降低成本的关键。传统生产工艺的复杂性导致模具数量增多，增加了成本和周期。为此，工艺优化与冷冲模具开发结合至关重要。

内板件产品工艺分析是模具开发的基础，通过识别并剔除不必要的工序，旨在减少成本和缩短生产周期。例如，通过深入分析，取消非必要的整形工序，已在一车厂项目中两个板件的模具实现17%的模具成本降低和10%的生产效率提升。

冷冲模具的高精度、高效率和长寿命特点，使其在汽车制造业中占据主导。通过计算机辅助工程（CAE）技术，如模拟分析，可以在设计阶段预测和解决问题，提高模具开发精度。轻量化设计和材料创新也是模具未来的发展方向。

局部质量提升，如模具材料优化、表面处理和在线检测系统应用，提高了模具寿命和产品质量。优化工艺参数，如拉延筋系数、摩擦系数，解决了成型问题，提升了产品成型质量。

本研究旨在为汽车制造业提供一套实用的模具冲压工艺优化方案，推动行业向精益、高效发展，增强市场竞争力，应对全球化挑战。

第二章 冷冲模具工艺分析

2.1 冷冲模具工艺流程

模具产品工艺流程的优化是提高整体生产效率和降低成本的核心环节。在实际生产中，冲压工序是内板件生产的关键步骤，它涉及拉延、弯曲、冲孔等多个子步骤。通过计算机辅助工程（CAE）的模拟分析，可以预先评估不同工艺参数对冲压效果的影响，如拉延筋的配置、板料的厚度和形状、模具的结构等，从而精确控制冲压过程，减少废品率和模具磨损。

整形工序通常是冲压后的必要一环，用于纠正变形或保证精确的尺寸。然而，通过细致的工艺分析，有时可以发现某些内板件在成型后回弹较小，尺寸偏差不明显，从而省略整形工序。例如，在某车厂M-20车型项目中，“左后门玻璃后导轨下支架”和“左后门下支架-前导轨”产品，通过分析发现，成型后的回弹量不足以影响最终产品品质，因此取消了整形工序，既节省了模具成本，又提高了生产效率。

2.2 工艺工序对模具开发的影响

模具产品工艺流程优化对提高生产效率和降低成本至关重要。冲压工序是内板件生产的关键，通过计算机辅助工程（CAE）模拟分析，可以精确控制冲压过程，减少废品率和模具磨损。整形工序虽必要，但细致分析可发现某些产品成型后回弹小，无需此工序，可节省成本并提升效率。

工艺工序的选择直接影响模具开发效率和成本。消除冗余工序可降低模具数量和生产成本。通过案例减少非必要工序，降低模具成本17%，提升生产效率10%。工艺优化还包括材料选择、模具设计和冲压工艺参数调整，通过CAE分析可优化模具结构，提高精度和效率。

模具材料优化和表面处理技术升级对提高模具寿命和生产流程顺畅性有重要作用。在线检测系统实时监控产品质量，迅速调整工艺参数，减少返修或报废成本。精细化管理冲压工艺参数，如拉延筋系数、摩擦系数等，通过软件模拟找到最优参数，提升模具使用寿命和产品合格率。

精准的工艺分析与优化对内板件模具开发影响深远，通过消除冗余工序、优化材料和设计，可显著降低成本，提高效率，保证质量，推动汽车行业向精益化、高效化发展。

第三章 冷冲模具开发与优化

3.1 冷冲模具设计原则

冷冲模具设计原则是基于对材料特性、冲压工艺、模具结构以及生产效率的深入理解。其目标是确保模具在承受高强度冲压的同时，保证产品的精度和一致性，同时降低开发成本和生产周期。以下几方面是冷冲模具设计的核心原则：

结构合理化：模具结构设计应简洁、紧凑，以减小模具的重量和体积，降低制造成本。同时，结构布局应便于模具的制造、装配和维护，减少安装调整的时间。

材料选择：选择高耐磨、高强度的模具钢，以确保模具在长时间、高频率的冲压过程中保持形状和尺寸稳定，减少磨损和断裂。

热处理：通过合理的热处理工艺，如表面硬化、整体淬火等，提高模具的硬度和耐磨性，同时保证内部的韧性，防止模具在冲压过程中发生脆性断裂。

润滑系统：设计有效的润滑系统，减少摩擦，降低冲压过程中的能量损耗，延长模具寿命，保证产品质量。

工艺参数优化：在设计阶段利用CAE技术进行仿真分析，确定最优的冲压参数，如拉延筋分布、板料厚度、模具间隙等，以减少在实际生产中可能产生的开裂、起皱等问题。

模具寿命管理：通过设计寿命监控系统，实时监测模具的应力状态和磨损程度，以便及时更换或修复，避免非计划停机，提高生产效率。

标准化与模块化：通过标准化和模块化设计，提高模具的互换性和通用性，降低模具的库存成本，加快模具更换速度，适应快速变化的市场需求。

遵循这些设计原则，冷冲模具能在保证产品质量的同时，提升汽车内板件的生产效率，降低开发成本，满足持续的市场竞争力要求。

3.2 模具开发中的模具冲压工艺优化策略

模具冲压工艺优化是提高生产效率和降低成本的核心。通过分析内板件特性和精细化管理工艺参数，可实现高效、高品质的模具开发。去除非必要工序，如某些整形步骤，已在“左后门玻璃后导轨下支架”产品模具中证明有效，节省成本并提升效率。材料优化和表面处理技术升级，如渗碳、氮化，增强模具耐用性。精确的热处理保障模具韧性，防止脆性失效。

模具结构设计的改进减少了磨损，延长使用寿命，而在线检测系统提升了质量控制。工艺参数的优化，如拉延筋分布和摩擦系数调整，减少了开裂和起皱，提高了成型质量。冷冲模具的开发与优化实践中，每一步的改进都对生产效率和成本产生积极影响。持续的技术创新和工艺改进，助力汽车制造业应对市场竞争，推动精益、高效生产，促进轻量化、环保化发展。

第四章 案例研究与效果评估

本章通过M-20项目的两个内板件案例，详细展示了模具冲压工艺优化与冷冲模具开发增效的研究成果。案例中的“左后门玻璃后导轨下支架”和“左后门下支架-前导轨”通过取消不必要的整形工序，降低了约17%的模具开发成本，并提升了10%的生产效率，体现了生产流程的精益化。

利用计算机辅助工程（CAE）技术，我们分析了产品特性和工艺参数，确保了模具设计的精确性，并通过模拟预测冲压效果，降低了废品率和模具磨损。在材料选用和表面处理上，我们采用了耐磨材料和先进技术，延长了模具寿命，减少了质量波动。在线检测系统的应用实现了生产实时监控，提升了产品质量。

以“风窗上骨架”内板为例，我们通过Autoform软件优化了冲压工艺参数，避免了开裂和起皱，提高了模具耐用性和产品品质。这些案例证明了模具冲压工艺优化与冷冲模具开发在降低成本、提升效率方面的显著效果，为汽车制造业提供了宝贵的实践参考，推动了行业的精益化、高效化发展。

参考文献

[1] 张华伟.基于灰色关联分析的轧制差厚板盒形件充液拉深成形工艺参数多目标优化[J].《精密成形工程》，2023年第2期180-187，共8页

[2] 周杰.汽车内板件冲压成形工艺参数多目标优化[J].《兵器材料科学与工程》，2015年第2期15-17，共3页

[3] 殷燕芳.基于便携式数控机床板件加工模具冲压工艺优化[J].《工具技术》，2014年第7期68-70，共3页

[4] 李陶胜.车身内板件拉延成形仿真与工艺参数优化[J].《沈阳理工大学学报》，2021年第2期84-89，共6页