1零件成形工艺分析
汽车前围板如图1所示，材料为DC04，是高强度冷轧钢，材料力学性能如表1所示，料厚t=1.2mm。该零件形状复杂，外形尺寸为mm×mm×mm，存在6个较大的方孔、椭圆孔及不规则孔，还有20个安装孔、定位孔、工艺孔等，侧面有2个小孔。零件拉深深度约mm，圆角过渡部分最小为（5.5±0.5）mm，最大为（17.5±2.5）mm，圆角设计合理、过渡平滑，降低了零件成形时开裂的风险，但零件外形尺寸较大，拉深深度深，成形时容易起皱和开裂，需注意工艺补充部分和压料面的设计。
2工艺设计与计算
2.1确定冲压方向
合理的冲压方向有利于降低拉深深度，保证拉深件能一次拉深成形，凸模表面与毛坯的接触点要求多而分散，防止局部变形过大及毛坯与凸模表面产生相对滑动。综合考虑，通过对比工程图旋转零件得出该汽车前围板的冲压方向，如图2所示。
2.2工艺补充面和压料面设计
该汽车前围板没有凸缘，压料面全部属于工艺补充部分，因此压料面形状应尽量简单。但该前围板形状复杂，故设计成平滑曲面使成形深度浅且各部分深度接近一致，材料流动和塑性变形趋于均匀。在压料面上设置拉深筋，调节和控制压料面作用力，改善进料阻力，防止起皱。该零件工艺补充面和压料面如图3所示。
2.3压边力计算
压边力可按下式计算。
由于前围板压料面是一个曲面，在UG软件中测量得到压料面在XOY平面的投影面积A=mm2，前围板材料DC04属于软钢，料厚t=1.2mm，单位面积的压边力Q=2.0~2.5MPa，取Q=2.0MPa。所以压边力FQ=2.0×=kN。
2.4拉深力计算
前围板为不规则形状，其拉深力可按下式计算。
查表得k=0.7、σb=MPa，在UG软件中测得凸模L=mm，所以拉深力F=0.7××1.2×=kN。
2.5卸料力计算
拉深结束后零件会紧贴在凸模上，此时需要推动压边圈将零件从凸模上卸下，所需卸料力在实际生产中常根据下式计算：
其中，F合为拉深力与压边力之和，N；K为卸料力系数。卸料力系数K取0.05，因此卸料力F卸=0.05×（+）=91.04kN。
2.6压力中心确定
冲模中心是冲压力的合力作用点，为了保证压力机和模具正常平稳地工作，防止偏心冲击，模具的压力中心最好与压力机滑块的中心线重合，对于形状规则的零件，其压力中心就是其几何中心，而前围板形状复杂，可以将零件的重心作为模具的压力中心。
2.7压力机选择
在UG软件中测得模具外形尺寸为mm×mm×mm，拉深时所需的拉深力为kN，压边力为kN，因此压力机的公称压力PkN，选择单动压力机YCBD.6KN可以满足要求。
3模具结构设计
3.1模具结构
分析前围板的形状结构可知，属于深拉深件，由于是内板件，拉深模可以采用单动拉深模结构，按照设计规范，工作时凸模不动，压边圈运动。拉深模的凸模、凹模和压边圈都采用MoCr铸件，为节约模具制造成本，综合考虑模具质量以及模具强度和刚度，可在铸件上非重要部分开设减轻质量的孔，在影响强度和刚度的部分设置加强筋。
采用UG建模进行自上而下设计，在总体的结构设计中以凹模为基准，上模与压边圈通过导板外导向确保导向精度要求，凸模与压边圈采用导板导向。上模座和下模座材料选用为HT，表面热处理后硬度达到50~60HRC。压边圈与凸模材料选用MoCr铸铁，表面淬火后硬度达到50~60HRC。上模座和凹模如图4所示，压边圈如图5所示，下模座和凸模如图6所示。
3.2模具工作原理
模具开始工作时，压力机的气缸通过托杆将压边圈顶起，使压边圈型面的最低点比凸模的最高点高出5mm左右，此时板料通过导料架送进，通过定位板定位。压力机滑块带动上模下行，与压边圈上的板料接触，通过氮气弹簧逐渐将毛坯压紧，直至将板料压到与压料面形状一样，完成压边。上模继续下行，与凸模接触后开始拉深，压力机滑块带动上模下行到最低位置，在限位块的作用下停止下行，拉深成形结束。压力机滑块回程，带动上模上行，在压力机气垫顶杆的作用下压边圈上行，推出成形零件。模具结构如图7所示。
▍原文作者:商英，汤映月，肖潇，周立峰
▍作者单位：四川省汽车工程学会
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