汽车模具简介和发展发展趋势及发展前景

优胜设计史勇老师

汽车模具简介和发展发展趋势及发展前景

人们一说汽车，首先呈现在眼前的是汽车的车身。也就是说车身是汽车的标识性总成。车身代表了那款汽车的形象特征。汽车模具从狭义上讲就是冲制汽车车身上所有冲压件的模具的总称。也就是“汽车车身冲压模具”。例如，顶盖翻边模、横梁加强板压形模等

汽车模具最主要的组成部分就是覆盖件模具。这类模具主要是冷冲模。广义上的“汽车模具”是制造汽车上所有零件的模具总称。例如，冲压模具、注塑模具、锻造模具、铸造蜡模、玻璃模具等。

汽车车身上的的冲压件大体上分为覆盖件、梁架件和一般冲压件。能够明显表示汽车形象特征的冲压件是汽车覆盖件。因此，更加特指的汽车模具可以说成是“汽车覆盖件冲压模具”。简称汽车覆盖件冲模。例如，前车门外板修边模、前车门内板冲孔模等。

当然汽车上的不只车身上有冲压件。汽车上所有冲压件的模具都称为“汽车冲压模具”。归纳起来就是：

1. 汽车模具是制造汽车上所有零件的模具总称。

2. 汽车冲压模具是冲制汽车上所有冲压件的模具。

3. 汽车车身冲压模具是冲制汽车车身上所有冲压件的模具。

4. 汽车覆盖件冲压模具是冲制汽车车身上所有覆盖件的模具。

现在我们这个板块一说汽车模具好像都指的是汽车覆盖件冲模。为了不和广义的汽车冲模混淆，在发帖时最好用汽车覆盖件冲模不用汽车冲模。

冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。

一般可按以下几个主要特征分类：

1．根据工艺性质分类

a.冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

b.弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

c.拉深模：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

d.成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

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2．根据工序组合程度分类

a.单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

b.复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

c.级进模（也称连续模）：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

3、依产品的加工方法分类

依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。

a. 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。

b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。

c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。

d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。

e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。

在国内外汽车模具行业的发展中，中国汽车模具行业产销需求与转型升级前瞻模具技术呈现出以下的九大发展趋势。

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1、模具三维设计地位得以巩固

模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容，是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。日本丰田、美国通用等公司已实现了模具的三维设计，并取得了良好的应用效果。国外在模具三维设计中采取的一些做法值得我们借鉴。模具三维设计除了有利于实现集成化制造外，另一个优点就是便于干涉检查，可进行运动干涉分析，解决了二维设计中的一个难题。

2、冲压成形过程的模拟（CAE）作用更加凸显

近年来，随着计算机软件和硬件的快速发展，冲压成形过程的模拟技术（CAE）发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家，CAE技术已成为模具设计制造过程的必要环节，广泛用于预测成形缺陷，优化冲压工艺与模具结构，提高了模具设计的可靠性，减少了试模时间。国内许多汽车模具企业在CAE的应用中也取得了显着进步，获得了良好的效果。CAE技术的应用可大大节省试模的成本，缩短冲压模具的开发周期，已成为保证模具质量的重要手段。CAE技术正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。

3、数字化模具技术已成主流方向

近年来得到迅速发展的数字化模具技术，是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。所谓数字化模具技术，就是计算机技术或计算机辅助技术（CAX）在模具设计制造过程中的应用。总结国内外汽车模具企业应用计算机辅助技术的成功经验，数字化汽车模具技术主要包括以下方面：①可制造性设计（DFM），即在设计时考虑和分析可制造性，保证工艺的成功。②模具型面设计的辅助技术，发展智能化的型面设计技术。③CAE辅助分析和仿真冲压成形的工艺过程，预测和解决可能出现的缺陷和成形问题。④用三维的模具结构设计取代传统的二维设计。⑤模具的制造过程采用CAPP、CAM和CAT技术。⑥在数字化技术指导下处理解决试模过程中和冲压生产中出现的问题。

4、模具加工自动化迅猛发展

先进的加工技术与装备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置（ATC）、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工，由中低速加工发展到高速加工，加工自动化技术发展十分迅速。

5、高强度钢板冲压技术是未来发展方向

高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性，在汽车上的使用量不断增加。目前，在汽车冲压件上使用的高强度钢主要有烤漆硬化钢（BH钢）、双相钢（DP钢）、相变诱导塑性钢（TRIP钢）等。国际超轻车身项目（ULSAB）预计2010年推出的先进概念车型（ULSAB―AVC）中97%的材料为高强度钢，先进高强度钢板在整车用材的比重将超过60%，而其中双相钢的比例将占车用钢板的74%。

现在大量采用的以IF钢为主的软钢系列将被高强度钢板系列替代，高强度低合金钢将被双相钢和超高强度钢板替代。目前，国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件，所用材料的抗拉强度多在500MPa以下。因此，迅速掌握高强度钢板冲压技术，是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。

6、新型模具产品适时推出

随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展，级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。级进模是一种高新技术模具产品，技术难度大，制造精度要求高，生产周期长，多工位级进模将是我国重点发展的模具产品之一，形状复杂的冲压件，特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件，越来越多地采用级进模成形。

7、模具材料与表面处理技术将受到重用

模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来，除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外，国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料，是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性，其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好，而且成本比合金铸铁低，因此在汽车冲压模具中应用较多。

8、管理的科学化与信息化是模具企业发展方向

汽车模具技术发展的另一个重要方面是管理的科学化与信息化。管理的科学化使模具企业不断地向准时制造（Just-in- TimeManufacturing）和精益生产（LeanProduction）的方向发展，企业管理更加精准，生产效率大幅提高，无效的机构、环节和人员不断精简。随着现代管理技术的进步，许多先进的信息化的管理工具，包括企业资源管理系统（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）、项目管理（PM）等，在模具企业得到广泛应用。

9、模具的精细化制造是必然趋势

所谓的模具精细化制造，是对模具的开发过程和制造结果而言的，具体地表现为冲压工艺和模具结构设计的合理化、模具加工的高精度、模具产品的高可靠性和技术管理的严密性。模具精细化制造其实并不是一项单一的技术、二是设计、加工和管理技术的综合反映。模具精细化制造的实现除了靠技术上精益求精，还要靠严密的管理来保障。

2011年8月末，我国汽车保有量首次突破1亿辆，全国机动车保有量高达2.19亿辆，2011年全年累计生产汽车1841.89万辆。预计到2020年，我国汽车保有量将突破2亿辆，届时每年更新量仍将高达1500万辆左右，加上每年约500万辆的出口量，汽车年产量仍将保持2000万辆的规模。

我国贵为世界汽车产销第一大国，汽车保有量也有望全球第一，但却始终无法生产出自己的高档车，这与被誉为“汽车工业之母”的汽车模具工业发展滞后有莫大关系。

汽车模具是指应用于汽车领域的模具，被誉为“汽车工业之母”，汽车生产中90%以上的零部件需要依靠模具成形。

汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，是车身制造技术的重要组成部分，也是形成汽车自主开发能力的一个关键环节。汽车模具产品包括汽车覆盖件模具、轮胎模具、内外饰塑件模具、车灯模具、汽车保险杆模具、汽车仪表板模具等。

在德国、美国、日本等汽车制造业发达国家，模具产业超过40%的产品是汽车模具，而在我国仅有1/3左右的模具产品是为汽车制造业服务。一般情况下，制造一辆普通轿车本身便需要约1500个模具，当中有接近1000个的冲压模具和超过200个的内饰件模具。受我国汽车行业快速发展的影响，我国汽车模具行业呈现较快增长，市场容量不断扩大。并且随着我国汽车模具行业产业结构的不断优化和技术的不断进步，高档汽车模具产品占整个行业的比重也逐渐提升，预计未来五年的年均增速仍将超过15%。

模具结构

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保险杠模具方面采用内分形的结构设计。内分形设计较之传统的外分形结构设计，对模具结构，模具强度方面要求更高，更为复杂，相对应的，内分形结构的模具生产出来的保险杠模具设计理念更加先进。

汽车轮胎模具分类

1：活络模具，由花纹圈，模套，上下侧板组成。

活络模具区分圆锥面导向活络模具及斜平面导向活络模具

2：两半模具，由上模，下模两片组成。

汽车轮胎模具加工工艺

以活络模具为例

1：根据轮胎模具图铸造或锻打毛坯，再粗车毛坯并热处理。轮胎模具毛坯进行完全退火处理，消除内应力，退火时应放平，避免变形过大。

2：按图纸打吊装孔，再按半精车图纸将花纹圈的外径和高度加工到位，用半精车程序车花纹圈内腔，车完用半精车样板检验。

3：用加工好的轮胎模具花纹电极把花纹圈内花纹用电火花加工成型，用样板检验。

4：把花纹圈按厂家的要求均分成数份，分别画出标示线，放到工装内打背部腰孔并攻丝。

5：按照工序8所分的等份，对准划线处切割。

6：把切割好的花纹块按图纸要求对花纹进行打光、清角、清根、打排气孔。

7：对花纹块型腔内部均匀喷沙，要求颜色一致。

8：将花纹圈、模套、上下侧板合并组装，完成轮胎模具。

塑料模具分类的方法很多，按照塑料制件成型加工的方法的不同可以分为以下几类：

·注射模

注射模又称注塑模。这种模具的成型工艺特点是，将塑原材料放置在注射机的加热料筒内。塑料受热熔融，在注射机的螺杆或柱塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内经保温、保压、冷却固化成型。由于加热加压装置能够分阶段发挥作用，注射成型不但能成型形状复杂的塑料制件，而且生产效率高、质量好。故注射成型在塑料制件成型中占有很大的比重，注射模占塑料成型模具的一半以上。注射机主要用于热塑性塑料的成型，近年来也逐渐用于热固性塑料的成型。

·压缩模

压缩模又称压制模或压胶模。这种模具的成型工艺特点是，将塑料原材料直接加在敞开的模具型腔内，然后合模，塑料在热和压力作用下呈熔融状态后，以一定压力充满型腔。此时，塑料的分子结构产生了化学交联反应，逐渐硬化定型。压缩模多用于热固性塑料，其成型塑件大多用于电器开关的外壳和日常生活用品。

·传递模

传递模又称压注模或挤胶模。这种模具的成型工艺特点是，将塑料原料加入预热的加料室里，然后由压柱向加料室内的塑料原料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统进入型腔，然后发生化学交联反映而逐渐固化成型。传递成型工艺多用于热固性塑料，可以成型形状比较复杂的塑料制件。

·挤出模

挤出模又称挤出机头。这种模具能连续生产断面形状相同的 塑料，例如塑料管材、棒材、片材等。挤出机的加热加压的装置与注射机的装置相同。熔融状态的塑料经过机头会形成连续不断的成型塑件，生产效率特别高。

·除了上述所列举的几类塑料模具外，还有真空成型模、压缩空气模、吹塑模、低发泡塑料模等。

浇口位置

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日用品模具浇口的形式很多，但无论采用什么形式的模具浇口，其开设的位置对塑件的成形性能及成型质量影响都很大。所以，合理选择模具浇口的开设位置是挺高塑件质量的一个重要设计环节。在选择模具浇口位置时，应针对塑料制造的几何形状特点及技术要求，来分析熔融塑料在模内的流动状态，填充条件及排气条件等因素。 模具浇口应开设在塑件断面最厚处。当塑件的壁厚相差较大时，若将模具浇口开设在壁薄处，这是塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，影响熔体的流动距离，难易保证充填满整个型腔。塑件的壁厚处往往是熔体最晚固化的地方，如果浇口开设在壁薄处，那么壁厚的地方因塑料熔体收缩得不到补缩而会形成表面凹陷或缩孔。

模具浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动现象。小的模具浇口如果正对着一个宽度和厚度较大的型腔，则高速料流经过浇口时，由于受到很高的切应力，将生产喷射和蠕动等熔体断裂现象。有时喷着现象还会使塑料制件形成波纹流痕。

模具浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变化方向最少。

模具浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。

应防止料流将型腔，型芯，嵌件挤压变形。

模具投资

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据了解，我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的三分之一左右。在这占模具总量三分之一的汽车模具中，冲压模具要占到一半左右，由此可见汽车冲压模具在模具行业和汽车工业中的重要地位。汽车模具也是黄岩模具，随着模具行业的不断发展，汽车模具在国内的模具行业已经有着举足轻重的位置。

十年前中国汽车模具（黄岩模具）主要是以一汽、二汽、天汽、南汽、成飞以及我国台湾的模具团队为行业的标志性企业，今天汽车模具投资欣欣向荣，汽车模具企业已发展到数十家，一批快速崛起的民营企业已经具备相当的规模。无论是技术上，还是产能上这些企业都大大超过了当年的标志性企业。黄岩模具在汽车模具这一块近年来的发展呈现一个良好的趋势。

目前，我国的汽车产业发展态势良好，我国汽车销售量正以每年26%的速度增长，而汽车零部件的规模比整车还大，这些零部件90%都靠模具生产，这就有利的推动了我国的汽车模具产业发展。据统计，近年，我国的模具工厂扩产规模呈增长态势，每年新增投资7000亿元左右，其中汽车模具工厂约占四成，表明汽车模具投资已成为我国模具产业投资的主力之一。

我国的汽车模具与汽车几乎是同时起步的，1953年，一汽工具厂内开始建立冲模车间，当时设计能力为每年32万工时，主要承担小型、中型冲模制造和大型覆盖件冲模的维修任务。进入21世纪，我国汽车模具工业又有了很大发展。轿车覆盖件模具设计制造具有难度大、质量和精度要求高的特点，是汽车模具水平的最好体现。

模具市场

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将推动国内模具业大发展

目前，国内汽车冲压模具行业年生产能力只有80亿一90亿元，而我国汽车市场的模具需求量已达到200多亿元。国内汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大动力。我国的模具工业步入了高速发展时期，近10年来，模具工业一直以每年15%的增长速度快速发展。我国汽车市场的巨大潜力，为汽车模具的发展带来了更加广阔的发展空间。近年来，国家颁布的整车特征特性(限制进口、关键零件本土生产)的政策，也为国内模具企业增加了生产轿车外覆盖件模具的机会。业内相关专家指出，在这种行业背景下，如何抓住机遇，应对市场，就看哪家企业在技术实力上更强，在产品质量上更好，在企业竞争力上更高。未来，汽车市场仍是国内模具业发展的强大推动力。

发展前景

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中国汽车模具的概况

迅猛发展的中国汽车工业为国内的汽车模具带来了广阔的发展空间。此外由于成本和市场的因素致使发达国家模具制造的重心也逐步向以中国为代表的发展中国家转移。国内外的综合因素促进了国内汽车模具工业高速发展，出现了很多新兴汽车模具企业。据统计，2012年中国的重点骨干模具企业达到近110家。其中，冲压模具约占37%，中国已成为名副其实的汽车模具制造大国。

我国的汽车模具产能在世界上极具优势，但是，由于国内高端汽车模具企业技术提升缓慢、技术创新能力和模具新技术的研发及应用能力不足等原因，致使国内高端模具的开发能力还不能完全满足国内汽车产业的配套需求，高端汽车模具仍然有很大一部分需要依赖于进口。所以说国内汽车模具产业需尽快补齐这一短板才能弥补我国汽车模具行业的一大缺憾。

中国汽车工业作为中国十大振兴产业，得到国家政策扶持，加之汽车下乡的推动，中国各大汽车企业均加大产量，2012年中国汽车产量超过1900万辆，保持全球产销量第一的地位。罗百辉表示，制造一辆普通轿车本身便需要约1500个模具，当中有接近1000个的冲压模具和超过200个的内饰件模具。受我国汽车行业快速发展的影响，我国汽车模具行业呈现较快增长，市场容量不断扩大。按照日、美等汽车业发达国家的水平计算，到2015年我国模具服务于汽车制造业的比重若能达到40%，则我国汽车模具行业到2015年的总销售额可达700亿元。

随着我国汽车产量的逐年递升，内资及外资汽车模具企业在中国汽车市场上大展身手，一定程度上满足了炽热的内需及出口需求，同时也为我国汽车模具行业的升级换代创造了一个良好契机。可见，我国汽车模具产业的前景十分广阔。

回顾我国汽车模具的发展历程

在模具产业十二五规划中曾明确提出，未来汽车模具行业要向高、精、尖方向发展，这就给当前我国汽车模具的发展提出更高的要求。回顾一路走来的点点滴滴，我国汽车模具也经历了多次的飞跃发展。

据专家介绍，我国汽车模具的起步几乎与汽车同步，自50年代长春第一汽车制造厂项目启动后，就一直未停止过前进的步伐。进入21世纪，我国汽车模具工业经历很大发展。轿车覆盖件模具设计制造具有难度大、质量和精度要求高的特点，是汽车模具水平的最好体现。经过多年发展，我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的三分之一左右，由此可见汽车模具在模具行业和汽车工业中的重要地位。尤其是汽车覆盖件模具，直接关系到汽车车型，因此其地位尤为重要。