车辆工程技术
22车辆技术
1　引言
  NVH是噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。汽车NHV性能是衡量汽车制造质量的一个综合性能，汽车NVH件是影响汽车NVH性能指标的关键零部件（诸如顶棚、主地毯、前围下垫、行李箱侧饰板、发动机仓隔热垫等）。此类产品不仅要求具有声学性能，而且对其外观、装配也有极高的要求（外观平整、无脏污、压死缺陷、装配性能良好）。像这种软内饰产品，其成型工艺虽不复杂，但其生产过程质量缺陷较多，若模具开发不合理，会造成产能低下，工艺不合理且成型模具会多次修改，甚至报废。现于多年产品设计与开发基础上，针对汽车NVH件成型模具的特点，设计方法，工艺要素进行总结，形成一整套比较成熟的数据库，并广泛应用于实际产品开发。
2　汽车NVH件常用材料特性
  NVH件用料：顶棚--PET+PU复合板；地毯—PET+PE/ PVC+PET；前围下垫--PVC+PET/PU；行李箱侧饰板--PET+PP；发动机仓隔热垫—PET+PET/PU。
  材料特性：顶棚、发动机仓隔热垫材料拉延性差，受热成型产品变形小；而地毯、前围下垫、行李箱侧
饰板材料拉延性良好，受热成型产品变形较大。
3　模具设计分析
3.1　顶棚成型模具分析
  根据顶棚用料特性，生产工艺（烘烤→成型→水切→修整）以及其前期开发整车装配不稳定，其模具开发一般不会采用一次性冲切成型，因此，顶棚模具无须加热且不带切断刀口。又因其模具重量、锈迹及其导热性原因，通常建议模具主体不采用钢材而为铝合金材料（铝模）。而且顶棚易变形，应考虑让其快速冷却，模具上应增加冷却装置。
3.2　发动机仓隔热垫成型模具分析
  根据发动机仓隔热垫用料特性，生产工艺（热压成型→修整），其模具的开发方式一般采用一次冲切成型，也就是模具须加热与带切断刀口。通常建议模具主体采用钢材（钢模）。
4　顶棚模具设计
  （1）模具主体采用铸铝，模具型面无气孔，龟裂，缺料，破损等缺陷。
  （2）根据成型压机参数(压机吨位、压力、有效工作台面、开闭高度)确定模具铸铝的厚度（一般为20mm）及其外形尺寸，一般若顶棚型面落差较大，应保证溢料面最小宽度为20mm，若其型面较平缓，应保证溢料面最小宽度为15mm；为方便拆卸，上下模具导向采用圆导柱配导套。
  （3）根据材料的特性，确定产品的收缩比，一般顶棚模具收缩比为0.1%；孔及周边压痕要求：圆孔、异形孔周边压痕宽度2mm，高度为1mm，脱模角度：45°。
  （4）根据压机台面设计模具（上下模）固定结构以及叉车参数确定模具(下模)铲车孔，上下模吊装孔M30，长度方向两侧各2个。  （5）模具采用循环水冷（水管均匀地缠绕在模具主体铝板背面）却并保证上下模腔温度不超过45℃，配高压公母自锁快速接头。上、下模背面采用纵横交错的支撑结构（支撑板间距的设计应足于保证模具的强度）。
  （6）为解决天窗加强框因变形而导致放置困难之缺陷，模具凹槽位置整体放大1mm；为便于面料挂料，上模应设计挂料装置，同时保证面料在成型过程中，不出现折皱现象。
  （7）模具应设计铭牌：供应商名称，模具名称，模具规格，产品零件号，模具制造日期。
5　发动机仓隔热垫模具设计
  （1）根据成型压机参数(压机吨位、压力、有效工作台面、开闭高度)、成本确定模具外形尺寸，考虑
到发动机仓隔热垫型面落差较大及成型拉伸破损，应保证溢料面最小宽度为50mm。汽车生产工艺流程
  （2）因为材料冲切成型后，刀口切断位置的压、包边美观及装配的合理性，切断刀口必须位于产品正面模（即上模），同时考虑到刀口的硬度及冲切效果（保证一次冲切掉所有的孔、槽、周边等余料）的有效性，其材料采用SKD11焊条。由此模具上模一般采用55#钢，下模采用45#钢。
  （3）因模具需要加热且确保均衡，上、下模须安装加热管，加热管分布跟随产品分型面走向，管间距须为均等且一般为100mm，功率为1000W；为了精准测量，测温点加工孔分布应尽量与产品分型面等距，孔深度为产品规格（长度或宽度）的二分之一宜可。
  （4）为了防止产品成型过程中出现折皱，模具上需加压料机构（即于模具产品长度方向开具沟槽，上、下模加装压料杆。
  （5）根据压机台面设计模具压板规格，一般模具压板厚度为30mm，长度与模具主体长度一致，宽度比模具主体宽度方向各长50-60mm，并根据压机台面键槽位置设计固定模具U型槽以及上、下模吊装孔M30，左、右两侧各4个（吊装孔最好不宜与加热管同一侧）；模具应设计铭牌：（同上）。
6　制造工艺流程
6.1　顶棚模具制造工艺流程
  3D-UG模具建模--制作EPS泡沫模（收缩比:0.7%，预埋冷却水管）—喷涂料—烘干—翻砂铸造—清砂--去应力（加热400℃）--喷砂处理—CNC加工—三坐标检测—钳工装配—上压机配模—调试—抛光（表面粗糙度Ra3.2）--外观油漆处理--样件试制。
6.2　发动机仓隔热垫制造工艺流程
  3D-UG模具建模—钢制坯料采购—深孔加工（油路、加热管）--CNC加工（型面、刀口槽、压料槽）--焊接刀口—精加工（刀口、型面）--三坐标检测—钳工装配—上压机配模—调试—抛光（表面粗糙度Ra3.2）--样件试制。
7　结束语
  综上所述，汽车NVH件模具的设计与开发，首先最主要的是确定产品的材料、工艺流程。再者在模具设计时，就应该考虑将后续产品工艺实现时，产生的失效模式关键关注点以及经验积累融入其中，并不断的改进、优化，这就可提高了模具开发的成功率，解决了产品生产过程中易出现疑难问题，稳定了产品的质量。随着加工技术的发展，汽车NVH件模具制造工艺越来越先进、成熟，为模具的多元化设计提供了强大的技术支持。上述模具设计开发理念，在海马汽车系列车型、宇通客车、吉利、上汽部分车型NVH件的开发上，得到广泛的应用，并取得良好产品开发效果及经济效益。
汽车NVH件成型模具的设计与制造工艺流程
陈雪进
（海南华福汽车零部件制造有限公司，海口 570311）
摘　要：根据汽车NVH件的材料特性，成型工艺性，阐述其热压成型模具的设计方案、成型工艺过程的关键要素以及模具制造工艺流程，为了更好的理解与研究，在一系列汽车NVH件中，举例侧重介绍汽车顶棚、发动机仓隔热垫两种典型的成型模具的设计方案和制造工艺流程。
关键词：汽车NVH件；成型模具；模具分析；收缩比；制造工艺；CNC加工