0 引 言

前圍板是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙與車廂之間的隔板，與汽車地板、前立柱連接，安裝在前圍上蓋板下。前圍板形狀復(fù)雜，有較多孔，對(duì)沖壓工藝和沖模要求較高

。針對(duì)汽車前圍板沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，確定沖壓工藝方案后設(shè)計(jì)拉深模結(jié)構(gòu)。

邊界條件：風(fēng)室入口為速度進(jìn)口，風(fēng)速為19.87 m/s；風(fēng)室出口為壓力出口，表壓力為0；壁面采用靜止、無滑移邊界條件。壓力項(xiàng)差值采用Standard格式，對(duì)流項(xiàng)差值采用二階精度，其他保持默認(rèn)。

1 零件成形工藝分析

汽車前圍板如圖1所示，材料為DC04，是高強(qiáng)度冷軋鋼，材料力學(xué)性能如表1所示，料厚

=1.2 mm。該零件形狀復(fù)雜，外形尺寸為1 754 mm×514 mm×118 mm，存在6個(gè)較大的方孔、橢圓孔及不規(guī)則孔，還有20個(gè)安裝孔、定位孔、工藝孔等，側(cè)面有2個(gè)小孔。零件拉深深度約110 mm，圓角過渡部分最小為（5.5±0.5）mm，最大為（17.5±2.5）mm，圓角設(shè)計(jì)合理、過渡平滑，降低了零件成形時(shí)開裂的風(fēng)險(xiǎn)，但零件外形尺寸較大，拉深深度深，成形時(shí)容易起皺和開裂，需注意工藝補(bǔ)充部分和壓料面的設(shè)計(jì)。

2 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1 確定沖壓方向

合理的沖壓方向有利于降低拉深深度，保證拉深件能一次拉深成形，凸模表面與毛坯的接觸點(diǎn)要求多而分散，防止局部變形過大及毛坯與凸模表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)

。綜合考慮，通過對(duì)比工程圖旋轉(zhuǎn)零件得出該汽車前圍板的沖壓方向，如圖2所示。

2.2 工藝補(bǔ)充面和壓料面設(shè)計(jì)

該汽車前圍板沒有凸緣，壓料面全部屬于工藝補(bǔ)充部分，因此壓料面形狀應(yīng)盡量簡單。但該前圍板形狀復(fù)雜，故設(shè)計(jì)成平滑曲面使成形深度淺且各部分深度接近一致，材料流動(dòng)和塑性變形趨于均勻

。在壓料面上設(shè)置拉深筋，調(diào)節(jié)和控制壓料面作用力，改善進(jìn)料阻力，防止起皺。該零件工藝補(bǔ)充面和壓料面如圖3所示。

2.3 壓邊力計(jì)算

壓邊力可按下式計(jì)算。

教材中有大量的圖表資料，以直觀的形式解釋教材文字的含義。教師應(yīng)當(dāng)訓(xùn)練學(xué)生分析圖表信息，并學(xué)會(huì)進(jìn)行深度思考的能力。例如，必修1教科書以三種離子的吸收情況圖形說明物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。教學(xué)中，教師可讓學(xué)生思考：如何分析番茄與水稻對(duì)離子的吸收情況？為什么要進(jìn)行前測(cè)與后測(cè)？

當(dāng)今信息科技已成為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，是國家爭(zhēng)奪話語權(quán)的關(guān)鍵因素，中國基礎(chǔ)教育課程領(lǐng)域正以超前的眼光主動(dòng)回應(yīng)著信息技術(shù)的發(fā)展。任友群、李鋒的著作《聚焦數(shù)字化勝任力——“科創(chuàng)中心”背景下上海信息科技教育的研究與展望》（華東師范大學(xué)出版社2018年2月出版），正是對(duì)信息技術(shù)學(xué)科化的一次深入探討與理性建構(gòu)，在比較研究中深度思考與展望了以上海為示范的信息技術(shù)學(xué)科的未來發(fā)展。

2.4 拉深力計(jì)算

查表得

=0.7、

σ

=300 MPa，在UG軟件中測(cè)得凸模

=4 862 mm，所以拉深力

=0.7×4 862×1.2×300=1 225 kN。

其中，

為拉深力與壓邊力之和，N；

為卸料力系數(shù)。卸料力系數(shù)

取0.05，因此卸料力

=0.05×（627+1 225）=91.04 kN。

拉深結(jié)束后零件會(huì)緊貼在凸模上，此時(shí)需要推動(dòng)壓邊圈將零件從凸模上卸下，所需卸料力在實(shí)際生產(chǎn)中常根據(jù)下式計(jì)算：

前圍板為不規(guī)則形狀，其拉深力可按下式計(jì)算。

2.5 卸料力計(jì)算

式中：

——修正系數(shù)；

σ

——材料抗拉強(qiáng)度，MPa；

——料厚，mm；

——橫截面周長，mm。

由于前圍板壓料面是一個(gè)曲面，在UG軟件中測(cè)量得到壓料面在

平面的投影面積

=313 726 mm

，前圍板材料DC04屬于軟鋼，料厚

=1.2 mm，單位面積的壓邊力

=2.0～2.5 MPa，取

=2.0 MPa。所以壓邊力

F

=2.0×313 726=627 kN。

式中：

——在壓邊圈上的毛坯投影面積，mm

，

——單位面積上的壓邊力，MPa。

針對(duì)“認(rèn)知領(lǐng)域—情感領(lǐng)域—精神運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域”3個(gè)方面，以解決情感問題為目標(biāo)實(shí)施“多元化”的評(píng)價(jià)方案[4]，有利于在學(xué)生參與“館校合作”科學(xué)活動(dòng)中，給予恰當(dāng)?shù)倪^程性評(píng)價(jià)。這種過程性的評(píng)價(jià)可以是教師給予學(xué)生，或由學(xué)生互評(píng)、學(xué)生自評(píng)；評(píng)價(jià)也可是針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、成績。我校在“館校合作”科學(xué)活動(dòng)方案中，是對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)態(tài)度、合作交流、實(shí)踐能力和成果展示四個(gè)方面的表現(xiàn)，設(shè)計(jì)了活動(dòng)評(píng)價(jià)表。

賭注下得很重，如果天問大師和紫陽道長一言九鼎，那么他們賭的將是自由之身。蕭飛羽緩緩?fù)苿?dòng)左腕的鋼環(huán)沉思起來，因?yàn)樗菫榧覉@而戰(zhàn)，如果接受賭注他就得押上安和莊的安危，所以賭注同樣沉重！

2.6 壓力中心確定

沖模中心是沖壓力的合力作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具正常平穩(wěn)地工作，防止偏心沖擊，模具的壓力中心最好與壓力機(jī)滑塊的中心線重合，對(duì)于形狀規(guī)則的零件，其壓力中心就是其幾何中心，而前圍板形狀復(fù)雜，可以將零件的重心作為模具的壓力中心

。

2.7 壓力機(jī)選擇

在UG軟件中測(cè)得模具外形尺寸為2 755 mm×1 450 mm×900 mm，拉深時(shí)所需的拉深力為1 225 kN，壓邊力為627 kN，因此壓力機(jī)的公稱壓力

＞1 852 kN，選擇單動(dòng)壓力機(jī)YCBD.6300KN可以滿足要求。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 模具結(jié)構(gòu)

分析前圍板的形狀結(jié)構(gòu)可知，屬于深拉深件，由于是內(nèi)板件，拉深模可以采用單動(dòng)拉深模結(jié)構(gòu)，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，工作時(shí)凸模不動(dòng)，壓邊圈運(yùn)動(dòng)。拉深模的凸模、凹模和壓邊圈都采用MoCr鑄件，為節(jié)約模具制造成本，綜合考慮模具質(zhì)量以及模具強(qiáng)度和剛度，可在鑄件上非重要部分開設(shè)減輕質(zhì)量的孔，在影響強(qiáng)度和剛度的部分設(shè)置加強(qiáng)筋。

采用UG建模進(jìn)行自上而下設(shè)計(jì)，在總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以凹模為基準(zhǔn)，上模與壓邊圈通過導(dǎo)板外導(dǎo)向確保導(dǎo)向精度要求，凸模與壓邊圈采用導(dǎo)板導(dǎo)向。上模座和下模座材料選用為HT300，表面熱處理后硬度達(dá)到50～60 HRC。壓邊圈與凸模材料選用MoCr鑄鐵，表面淬火后硬度達(dá)到50～60 HRC。上模座和凹模如圖4所示，壓邊圈如圖5所示，下模座和凸模如圖6所示。

3.2 模具工作原理

模具開始工作時(shí)，壓力機(jī)的氣缸通過托桿將壓邊圈頂起，使壓邊圈型面的最低點(diǎn)比凸模的最高點(diǎn)高出5 mm左右，此時(shí)板料通過導(dǎo)料架送進(jìn)，通過定位板定位。壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下行，與壓邊圈上的板料接觸，通過氮?dú)鈴椈芍饾u將毛坯壓緊，直至將板料壓到與壓料面形狀一樣，完成壓邊。上模繼續(xù)下行，與凸模接觸后開始拉深，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下行到最低位置，在限位塊的作用下停止下行，拉深成形結(jié)束。壓力機(jī)滑塊回程，帶動(dòng)上模上行，在壓力機(jī)氣墊頂桿的作用下壓邊圈上行，推出成形零件。模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。

4 結(jié)束語

基于商用車前圍板的復(fù)雜形狀，針對(duì)制定沖壓成形工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大的問題，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了前圍板沖壓工藝與拉深摸。通過工藝分析與工藝參數(shù)計(jì)算，確定前圍板的沖壓工藝方案，并根據(jù)確定的工藝方案進(jìn)行拉深模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了各個(gè)模具零件的尺寸。此設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，結(jié)果表明該模具生產(chǎn)穩(wěn)定可靠。

[1]向小漢,陳文勇.汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013:5-12.

[2]薛啟翔.沖壓模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:166-172.

[3]王金龍.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003:25-30.

[4]陳文琳,李志杰,王少陽.汽車前圍板沖壓數(shù)值模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化[J].精密成形工程,2011(3):15-19.

[5]鄭金橋,黃 勇,王義林,等.汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].塑性工程學(xué)報(bào),2003(6):9-14.

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