【正文】  摘 要：本文介绍了一种汽车摇窗机上的重要关键部件——升降轨道的大型冲压级进模具的设计与加工之实例。本文介绍的重点是如何通过CAD/CAE/CAM数字技术的应用，实现轨道类产品的大型多工位自动冲压级进模的设计开发与制造。同时，通过数据比较，总结出了开发本项目的优势和技术关键点，为今后轨道类大型级进模具的研究与开发积累了设计数据和工艺加工方法方面的经验。
　　关键词：汽车摇窗机、升降轨道（GUIDE RAIL）、CAD/CAE/CAM数字技术、大型多工位级进模具
　　0 引言
　　GUIDE RAIL产品是汽车摇窗机上的关键部件，其产品尺寸较大，要求覆盖整个车门体, 成型部分及异型面的配合要求严格,运动部位无毛刺，与其它部件配合使用时,整个部件滑动顺畅,无噪音。本产品月需求量25万件，模具的交货期仅为40天（正常开发周期约为90天），产品尺寸及稳定性要求必须保证。根据产品的特点及生产需求量、生产周期等要求，该产品的模具必须开发为大型级进冲压模具，且必须保证设计无误，制造无偏差，才能保证产品质量和工期。产品部件图如图1所示。











图1  GUIDE RAIL 部件

　　1   设计方案的确定
　　本产品是摇窗机玻璃的升降轨道，必须保证运动顺畅，无摩擦，产品的成型部分及异型面的配合成为了设计焦点。
　　利用DYNAFORM分析软件对产品进行模拟分析,研究成型工艺，确定成型部位与成型次序之间的互相影响，对成型形状进行精确回弹系数修正等。通过对产品工艺的分析模拟，初步确定了设计方案。产品零件主要成型部分分四步成型，由预成型、成型、校正和切圆弧四步组成，其中，切圆弧为轨道定位部分，其形状、尺寸精度要求较高，所以安排在成型后冲出，冲出圆弧后还需再加一道整形工序，达到零件所需形状和精度要求。
　　根据成型工艺分析和工艺方案的确定，要完成零件全部形状共设计16个工位完成加工过程，模具设计排样图如图2所示。16个工步依次是：1—4工步为冲孔及冲制零件的外部轮廓；5工步设一个空步；6工步为预成型，此步主要目的将材料收缩起弧度并将两头起鼓成型；7工步又设一个空步；8工步完成零件全部形状成型，包括弯曲、胀形等工序；9工步设空步；10工步为整形工序；11工步为切圆弧，此圆弧成型的是轨道定位部分，要求精度较高，故安排在成型后冲压；12工步为切边后校正，达到零件要求的尺寸；13工步冲4个小孔；14工步反向冲小孔，主要是去孔边毛刺；15工步为空步；16工步为切断。









图2 模具设计排样图

　　2   模具的加工保证
　　在模具外形尺寸过大、制造周期短的情况下，为保证模具的精度及进度，要求各成型块的各部分尺寸一致，特对成型部件进行组合式加工，减少加工及装配时的累计误差。方法为：上下模座工作面研磨后,CNC设备加工销钉孔位置。成型模块形状 CNC加工后留余量，其销钉孔加工至要求。将各成型模块组装到模座中,使用数控高速切削加工的先进制造技术，按照模具设计步距进行成型形状加工，成型块一次装夹完成多工步加工。拉延模的型面不用去刀痕、不推磨,提高了成型件表面光洁度，减小误差和变形量，精度达到2um。
　　3   模具材料的选择
　　为了解决模具材料变形和加工困难的问题，工作模块采用新型材料HMD-5，成型工序加工完成后，对成型件进行火焰热处理，达到使用要求。
　　4    生产效率的比较
　　（1）原模具为五工序单打模具,各工序样品如图3所示:







图3 五工序单打模具

　　（2）GUIDE RAIL级进模具的工序排样如图4所示：







图4 级进模具排样图

　　（3）以下列表为GUIDE RAIL级进模具与五工序单打模具成型方法的比较，从节约原材料、节约生产设备、减少操作人员到运输等各个环节都趋于简约型，不仅保证了产品质量、生产周期，还降低了成本，提高了生产率，生产效率至少提高3.5倍。

















　　（4）GUIDE RAIL级进模具实物图。








图5 GUIDE RAIL级进模具








图6 GUIDE RAIL级进模具一次试模合格

　　5   汽车摇窗机GUIDE RAIL级进模具的主要性能和特点
　　该模具产品是汽车新型摇窗机的关键零件，通过CAD/CAE/CAM数字技术的应用，实现了轨道类产品的大型多工位自动冲压的级进模的设计开发与制造。该模具为16工位，模具外形达到1800mmx1020mmx480mm尺寸，重量为5200KG，制造周期40天。替代了原汽车的五工序单打的简单模具，生产效率提高3.5倍。模具成型模块的加工精度达到0.002mm，模具设计和制造精度达到国外同行业先进水平。
　　6   设计制造中解决的关键技术问题
　　（1）模具设计采用CAE模拟成型分析，对成型形状进行精确回弹系数修正，保证了模具一次试模成功。
　　（2）采用组合加工的方法，减少了累积误差，保证了模具加工精度达到0.002mm。
　　（3）工作模块采用新型材料HMD-5，解决了模具材料变形和加工困难的问题。
　　7   模具的标准化
　　本模具大量使用模具标准件制造。同时积累了大量轨道类大型级进模具设计数据、工艺加工方法等，并将其记入大型精密级进模具设计与制造的数据库中。
　　8   结束语
　　本模具生产的产品是应用在汽车新型摇窗机上的关键零件，以级进模具代替了单工序模，该模具的研制为大型精密级进模的设计与制造提供了经验，具有显著的经济效益与社会效益。
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