汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板工藝與模具的研究設(shè)計(jì)

王志芳

摘要：受到經(jīng)濟(jì)全球化的影響，越來越多的國(guó)家開始了解自主創(chuàng)新的重要性。我國(guó)的汽車行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，綜合實(shí)力得到了很大程度的提高。然而，要真正融入世界汽車工業(yè)體系甚至是在汽車工業(yè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位，僅僅依靠外來設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)無疑是做不到的。目前國(guó)內(nèi)的一些汽車廠家已經(jīng)逐漸走上了自主研發(fā)道路。汽車覆蓋件設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。作為汽車覆蓋件的一部分，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的設(shè)計(jì)也是不可忽視的問題。本文從發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的工藝與模具兩個(gè)方面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究探討。

關(guān)鍵詞：汽車;發(fā)動(dòng)機(jī);罩外板;工藝;模具

現(xiàn)如今，科技創(chuàng)新已成為了衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。在加入WTO后，面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，逐步融入了世界汽車工業(yè)體系。要提高在世界汽車工業(yè)體系中的地位，中國(guó)汽車行業(yè)必須獲得自主創(chuàng)新的能力。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，中國(guó)的汽車行業(yè)要生存，必然要從“中國(guó)制造”邁向“中國(guó)創(chuàng)造”。近些年，國(guó)內(nèi)一些具備一定實(shí)力的汽車廠家已經(jīng)逐漸走上了自主研發(fā)道路，嘗試自主研發(fā)設(shè)計(jì)新的車型。在汽車設(shè)計(jì)的過程中，覆蓋件的工藝和模具設(shè)計(jì)至關(guān)重要。汽車覆蓋件的工藝和模具設(shè)計(jì)都比較特殊，不僅要滿足功能上的要求，還要求做到美觀。發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板設(shè)計(jì)是汽車覆蓋件設(shè)計(jì)的一部分。研究發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板工藝與模具設(shè)計(jì)對(duì)研發(fā)新車型具有重要的意義。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

罩外板工藝設(shè)計(jì)方案是否合理對(duì)模具的設(shè)計(jì)和使用具有重大的影響。因此，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)前，要對(duì)罩外板的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

一般而言，汽車覆蓋件成型需要經(jīng)過落料（或剪切）、拉延、修邊、翻邊、整形、沖孔等基本工序。在生產(chǎn)過程中，考慮到生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工藝方案應(yīng)當(dāng)在滿足覆蓋件性能要求的基礎(chǔ)上盡量簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序?？偟膩碚f，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板成型的基本工序依次為落料、拉延、修邊、翻邊和側(cè)翻邊。其中，拉延工藝設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的一道工序。合理的拉延尺寸可以為后續(xù)工序提供良好的工藝條件，反之亦然。發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的拉延工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮沖壓方向、拉延筋設(shè)計(jì)、壓邊力和變薄率等因素。

第一，合理的拉伸沖壓方向可以在拉延過程中充分發(fā)揮板材的性能，避免出現(xiàn)裂紋和變形等質(zhì)量問題，使得拉出的拉伸品符合設(shè)計(jì)要求。確定拉伸沖壓方向時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：第一，要在一次沖壓中完成所有需要拉伸的部位。第二，在拉伸前凸模和拉伸毛要留有大的接觸面積。第三，壓料時(shí)要注意進(jìn)料阻力均勻。第四，要選擇有利于防止產(chǎn)生表面缺陷的拉伸沖壓方向。

第二，設(shè)置拉延筋有利于防止壓料在拉伸時(shí)發(fā)生起皺和開裂。拉伸筋通過改變結(jié)構(gòu)尺寸以及拉伸筋與槽之間松緊度來調(diào)節(jié)材料流動(dòng)阻力，滿足沖壓過程中壓料面上需要的流動(dòng)阻力，以達(dá)到保證材料變形充分、剛度更高的目的。拉延筋種類繁多，包括整體筋、圓形嵌入筋、半圓形嵌入筋、雙筋、方形嵌入筋等。其中，圓形嵌入筋、半圓形嵌入筋、方形嵌入筋的使用率比較高。

第三，壓邊力是影響發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板板料拉延效果的一個(gè)重要因素。在拉延成形過程中，通過對(duì)壓邊力進(jìn)行改變，可以調(diào)整約束力大小，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板板料拉延效果。由于壓邊力會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板成型產(chǎn)生影響，過小或過大都會(huì)誘發(fā)起皺或破裂的危險(xiǎn)，因此，選取的壓邊力大小要適當(dāng)，在保證成形尺寸精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)板料的充分變形，盡量減小成形后的回彈量。

第四，為確保設(shè)計(jì)參數(shù)合理，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板制件拉延成形后要對(duì)變薄率和主應(yīng)變進(jìn)行分析。變薄率包括角部變薄率和局部變薄率。當(dāng)這二者的系數(shù)小于一定參數(shù)時(shí)，說明材料存在開裂風(fēng)險(xiǎn)，需要根據(jù)情況進(jìn)行處理或者在后期生產(chǎn)時(shí)通過微調(diào)來解決。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板生產(chǎn)模具設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板生產(chǎn)模具包括拉延模、修邊模和翻邊模。拉延模具通過拉延工序?qū)辶霞庸榱Ⅲw空間工件。修邊模具通過修邊工序修掉部分或全部半成品工件上的工藝補(bǔ)充部分。翻邊模的主要作用是將半成品工件的一部分材料相對(duì)另一部分材料發(fā)生翻轉(zhuǎn)。其中，拉延模對(duì)罩外板生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。拉延工序是罩外板生產(chǎn)的一道關(guān)鍵工序，而只有合格的拉延模才能保證拉延工序的順利進(jìn)行。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板模具設(shè)計(jì)時(shí)要著重考慮拉延模的設(shè)計(jì)。

汽車覆蓋件拉延模主要有單動(dòng)拉伸模、雙動(dòng)拉伸模和多動(dòng)拉伸模三種結(jié)構(gòu)類型。單動(dòng)拉伸模一般適用于形狀簡(jiǎn)單、深度小的覆蓋件。雙動(dòng)拉伸模一般適用于形狀復(fù)雜、深度大的覆蓋件。當(dāng)前兩種模具都不適用時(shí)或者制件形狀比較特殊時(shí)，才考慮采用多動(dòng)拉伸模。由于發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板深度較小、形狀簡(jiǎn)單，因此一般采用單動(dòng)拉延模。

發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板生產(chǎn)模具由上模座、下模座、壓料圈、凸模部分、凹模部分、定位銷、定向?qū)е鶎?dǎo)套、限位裝置等主要結(jié)構(gòu)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板模具的裝配方式比較特殊，要采用自頂向下的方式，也就是凸模和壓料圈在下，凹模在上。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要依照下模、壓邊圈、上模的設(shè)計(jì)順序進(jìn)行。

在過去的拉延模設(shè)計(jì)中，下模的鑄件部分為一體結(jié)構(gòu)。下模座與成型凸模采用的材質(zhì)是相同的。這種模具設(shè)計(jì)方法的缺陷在于會(huì)提高生產(chǎn)的成本。如果要保證在成型過程中零件不因?yàn)槌惺艹尚土Χ?，必須采用高?qiáng)度材料。而由于承受零件成型時(shí)的成型力的只有凸模，而其他的模座部分不承受，采用鑄成一體的結(jié)構(gòu)必然會(huì)提高生產(chǎn)的成本。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，拉延模的設(shè)計(jì)采用了分體凸模的設(shè)計(jì)，使用不同材料鑄成凸模和下模座，再用螺釘連接起來。

壓邊圈的設(shè)計(jì)要考慮拉延模的導(dǎo)向問題，設(shè)計(jì)出導(dǎo)向裝置。拉延模的導(dǎo)向分內(nèi)導(dǎo)向和外導(dǎo)向。壓邊圈既要考慮上模導(dǎo)向又要考慮下模導(dǎo)向。一般來說，壓邊圈與下模之間的導(dǎo)向設(shè)置采用四角導(dǎo)向，壓邊圈與上模之間的導(dǎo)向設(shè)置采用導(dǎo)向腿導(dǎo)向。上模是拉延模具的重要組成部分，主要包括上模座、吊耳、起重棒、耐磨板、到底標(biāo)記和防塵蓋板。與下模相比，上模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.結(jié)束語(yǔ)

科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。我國(guó)汽車行業(yè)在自主創(chuàng)新的道路上必然會(huì)越走越遠(yuǎn)。隨著汽車制造技術(shù)的日益成熟、模具設(shè)計(jì)日益優(yōu)化，發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板質(zhì)量將會(huì)不斷地提高，生產(chǎn)成本也將大幅度地降低。

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