座椅座盆拉深復(fù)合成形工藝及模具設(shè)計(jì)

0 引 言

常見的汽車覆蓋件拉深模有單動(dòng)拉深和雙動(dòng)拉深2種結(jié)構(gòu)，單動(dòng)拉深的拉深凸模和壓邊圈在下模，凹模在上模；雙動(dòng)拉深模的凸模和壓邊圈在上模，凹模在下模。這2種模具的凹模都是剛性固定的，適合成形在單一方向深度深的凸形或凹形，也可成形深度較淺的反向凹形和凸形。但在實(shí)際拉深工藝設(shè)計(jì)中，當(dāng)零件形狀同時(shí)存在大深度的凸、凹形時(shí)，無法采用單一的單動(dòng)拉深模或雙動(dòng)拉深模成形，往往采用2道獨(dú)立的拉深工序，增加了模具開發(fā)及零件生產(chǎn)的成本。因此研究沖壓覆蓋件兩工序拉深復(fù)合成形工藝及其模具結(jié)構(gòu)具有重要意義，現(xiàn)以某座椅座盆為例介紹兩工序拉深復(fù)合成形工藝及其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

座椅座盆具有相反的大深度形狀，按傳統(tǒng)成形工藝需要通過2道拉深、修邊、翻邊和沖孔等工序成形。由于2次拉深方向相反，存在后續(xù)定位精度要求高和研磨困難的問題，同時(shí)2次拉深的深度深，后工序翻邊高度高，存在拉深開裂風(fēng)險(xiǎn)和翻邊起皺等問題，而且單獨(dú)成形不利于材料整體成形性能的發(fā)揮。最好的成形方案是將2次拉深工序復(fù)合在1副模具，首次拉深凹模設(shè)計(jì)為浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使上、下模都具有壓料結(jié)構(gòu)，保證了2次拉深的壓料需求，并在一次沖壓行程中完成了方向相反的拉深，降低了后工序的翻邊高度，避免拉深開裂和翻邊起皺的風(fēng)險(xiǎn)，提高了材料利用率。

連接器型預(yù)制光纜由插頭/插座、連接光纜、防護(hù)材料等組成，可分為插座組件與插頭組件，插座組件一端與插頭組件連接，另一端與設(shè)備連接。

1 座椅座盆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和沖壓生產(chǎn)線要求

1.1 座椅座盆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

座椅座盆二維及三維結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，材料為DC04，厚度為0.8 mm。原座盆是由數(shù)個(gè)零件焊接而成，改進(jìn)設(shè)計(jì)后變更為整體沖壓結(jié)構(gòu)。

座椅座盆的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①中間區(qū)域（Ⅱ至Ⅳ之間）和兩側(cè)（Ⅰ至Ⅱ之間）的成形方向相反，拉深困難；②兩側(cè)的腹板邊高度為95 mm，翻邊拐角為

60 mm，翻邊難度大；③零件外形尺寸約為480 mm×440 mm×120 mm，小型壓力機(jī)難以滿足工作臺(tái)面的要求。

1.2 沖壓生產(chǎn)線要求

為了簡(jiǎn)化拉深板料形狀及提高材料利用率，將板料定為矩形料，拉深筋布置在板料的4個(gè)角（見圖6），按照等效拉深筋進(jìn)行成形模擬分析的結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)模具調(diào)試情況一致，達(dá)到了預(yù)期的成形效果。

2 座椅座盆成形工藝分析

座椅座盆的關(guān)鍵尺寸：Ⅰ與Ⅳ的距離是整個(gè)零件形狀的高度，為120 mm；Ⅱ與Ⅳ的距離是首次拉深的深度，為70 mm。Ⅰ與Ⅱ的距離是2個(gè)鼓包高度，為50 mm，也是第2次拉深的深度；Ⅰ與Ⅲ的距離是拉深及翻邊共同成形的腹板高度，為95 mm，以下討論零件成形工藝難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)方法。

2.1 成形工藝要點(diǎn)分析

2.2.2 分模線設(shè)計(jì)

2.2.3 壓料面設(shè)計(jì)

（3）為解決獨(dú)立2道拉深工序的工藝局限，將2次拉深在一個(gè)沖次上復(fù)合，上、下模都設(shè)置壓料裝置來實(shí)現(xiàn)正反凸、凹形狀的拉深成形。首次拉深先成形零件中間的主體形狀，壓料力由液壓缸和托桿提供，下模壓邊圈在首次拉深完成后與下模板鎖緊在下模，其與首次拉深的凸模共同作為第2次拉深的凹模和下壓料面。首次拉深凹模相對(duì)上模座浮動(dòng)，首次拉深后成為第2次拉深的上壓料體壓住成形零件，固定在上模底板上，壓凸包的凸模下行完成兩側(cè)凸包的成形，最終完成兩工序的復(fù)合拉深。上模壓力源可選擇聚氨酯彈簧或氮?dú)飧?，但要保證上模壓料力的初始預(yù)壓力大于下模托桿提供的力。

2.2 兩工序拉深復(fù)合成形工藝方案設(shè)計(jì)

依據(jù)上述分析，座椅座盆采用2道工序拉深復(fù)合成形，把成形方向相反的2道工序復(fù)合到1副模具，零件中間部位的主體形狀由首次拉深完成，第2次拉深完成兩側(cè)凸包成形。通過拉深一定高度的成形凸包以降低該處后續(xù)翻邊的高度，實(shí)現(xiàn)拉深深度和翻邊高度的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。

5) customary ['k?st?m?ri] adj. 習(xí)慣的；通常的；照慣例的 n.習(xí)慣法；風(fēng)俗志

2.2.1 沖壓方向的確定

考慮零件中間部位深度較深，利用托桿行程大的優(yōu)勢(shì)，由首次拉深完成中間部位形狀成形，然后在沖壓行程后期借助在上模設(shè)置的彈性壓力源壓料，第2次拉深在首次拉深的形狀上進(jìn)行兩側(cè)凸包的成形。復(fù)合拉深的沖壓方向如圖3所示。首次拉深的工序件如圖4（a）所示，第2次拉深的工序件形狀如圖4（b）所示（凸包在沖壓方向上顯示為向下的凹坑）。

（1）由于兩側(cè)腹板翻邊部位的高度為95 mm，翻邊拐角為

60 mm，按照傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)以Ⅰ位置作為壓料高度基面直接翻邊至Ⅳ位置，但這會(huì)導(dǎo)致零件起皺，這樣也使拉深深度最深（Ⅰ與Ⅳ之間的距離），易產(chǎn)生拉深開裂。

2.2.4 板料形狀及其拉深筋位置設(shè)計(jì)

（2）由于壓力機(jī)為單動(dòng)小設(shè)備，兩側(cè)腹板形狀與中間的形狀正好凸、凹相反，按照常規(guī)思路會(huì)先成形中間的主體形狀，然后成形兩側(cè)鼓包，即采用獨(dú)立2道拉深工序后再修邊、最后完成兩側(cè)的翻邊。這會(huì)增加1副模具和1臺(tái)壓力機(jī)，且2次拉深會(huì)導(dǎo)致材料分步走料，拉深成形兩側(cè)鼓包時(shí)材料需要同時(shí)從中間和外沿進(jìn)料，容易在已成形的部位產(chǎn)生開裂，而且凸包附近存在起皺的風(fēng)險(xiǎn)。另外，2次拉深還會(huì)導(dǎo)致因翻邊起皺、定位精度差和工序間研磨匹配工作量大等問題。

第2次拉深壓料面就是首次拉深完成的形狀，除去2次拉深凸包區(qū)外的所有型面（見圖6），在首次拉深壓料面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮拉深深度不宜過深，盡量降低后工序翻邊的高度，保證成形過程中無開裂和起皺產(chǎn)生。因此，將工藝面分為2個(gè)特征區(qū)域，即2個(gè)凸包區(qū)域和剩余區(qū)域。凸包區(qū)域?qū)毫厦娴母叨冗x在Ⅱ位置附近，非凸包區(qū)域壓料面沿零件翻邊展平方向向外延伸，這樣有利于首次、第2次拉深壓料面的光順性，又能使2次拉深完成凸包深度，降低腹板及周邊的翻邊高度，消除拉深開裂和翻邊起皺的風(fēng)險(xiǎn)。第二次拉深壓料面如圖7所示。

首次拉深的分模線如圖5所示，第2次拉深的工作部位為兩側(cè)的凸包，故將2次拉深的分模線按圖6設(shè)計(jì)（只顯示了一側(cè)，另一側(cè)與之對(duì)稱）。

在黑龍江寒冷地區(qū)，大豆種植時(shí)間通常為5月中旬，這一時(shí)間段土壤深度約為5cm，氣候溫度在8℃左右。在大豆種子的實(shí)際播種過程中，需要選擇適當(dāng)?shù)牟シN時(shí)間，避免施肥位置和植株的實(shí)際種植區(qū)域彎曲一致。同時(shí)，對(duì)于大豆的種植深度也需要適當(dāng)控制，不能播種過深，保證均勻播種，提高幼苗分布的合理性，以提高土壤對(duì)于營養(yǎng)成分、水分和光照的吸收率，保證大豆幼苗更加健康的生長發(fā)育。

主成形設(shè)備為2 000 kN的開式單動(dòng)壓力機(jī)，工作臺(tái)面小，壓邊用液壓缸的有效工作范圍僅為

500 mm，小于座椅座盆拉深毛坯的展開尺寸，導(dǎo)致拉深模需要采用二級(jí)托桿結(jié)構(gòu)壓料，并需考慮模具零件強(qiáng)度問題。

2017年5月，習(xí)近平在國際合作高峰論壇的開幕式發(fā)表演講，沿線130多個(gè)國家各界代表參加此次盛會(huì)，贏得了國際社會(huì)的高度關(guān)注與熱議。它對(duì)中國樹立大國形象、深化同沿線各國的互利合作、構(gòu)建新型國際關(guān)系意義重大。自2013年以來，“一帶一路”的倡議得到平穩(wěn)推行原因是多方面的。其中，習(xí)近平卓越的演講能力無疑為此起著直接推動(dòng)作用。該文以習(xí)近平在國際合作高峰論壇開幕式上的演講為研究對(duì)象，運(yùn)用同一理論對(duì)演講所采用修辭進(jìn)行詳細(xì)分析，挖掘其修辭策略，并首次提出運(yùn)用列數(shù)據(jù)、沿線國家共性典故等方式達(dá)到同情認(rèn)同的修辭策略。

為了保證2次拉深按順序完成，設(shè)置的上模壓料力應(yīng)大于下模的壓料力。首次拉深時(shí)，下模壓邊圈向上的托力小于上模浮動(dòng)凹模的下壓力，下模壓邊圈在首次拉深完成前是向下浮動(dòng)的，而上模浮動(dòng)凹模和上模座保持恒定距離。當(dāng)首次拉深行程結(jié)束時(shí)，下模壓邊圈接觸下模底板后不再向下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)下模的所有型面鎖合成為第2次拉深的凹模和下壓料面，而上模首次拉深的凹模變?yōu)榈?次拉深的壓料體，其與上模板的距離隨沖壓行程開始后逐漸變小直至完成合模，壓凸包凸模下行完成2個(gè)凸包的成形。

今后外保溫防火研究的重點(diǎn)應(yīng)是通過對(duì)大量外保溫火災(zāi)案例的精準(zhǔn)分析，與現(xiàn)有技術(shù)規(guī)定進(jìn)行逐一比對(duì)，以論證現(xiàn)有防火規(guī)定的科學(xué)性并發(fā)現(xiàn)其不足之處，逐漸修正、完善外保溫防火技術(shù)要求，不斷提高外保溫防火的技術(shù)安全水平。

2.2.5 壓料力設(shè)計(jì)

選擇成本低的聚氨酯彈簧作為上模的壓力源，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝過程，上模聚氨酯壓力的初始預(yù)壓力應(yīng)大于下模托桿的作用力。經(jīng)計(jì)算單動(dòng)拉深力約為500～600 kN，壓邊力約為150 kN，實(shí)際選用6個(gè)

125 mm×260 mm的聚氨酯彈簧提供壓邊力，預(yù)壓量為25 mm。

2.3 兩工序拉深復(fù)合成形模擬

計(jì)算機(jī)模擬分析時(shí)，在同一成形工序中設(shè)置了2個(gè)成形工步模擬復(fù)合拉深，第1工步和第2工步成形分別對(duì)應(yīng)首次拉深和第2次拉深，成形模擬結(jié)果如圖8所示，零件頂部凸包存在開裂風(fēng)險(xiǎn)，通過加大凸包圓角后，實(shí)際復(fù)合拉深全過程無開裂和起皺產(chǎn)生。

膜蒸餾(Membrane Distillation，MD)是一種熱驅(qū)動(dòng)的水處理方法，其中較熱的進(jìn)料流在疏水的微孔膜的一側(cè)流動(dòng)，而較冷的餾出物流在另一側(cè)流動(dòng)。膜兩端的溫差產(chǎn)生蒸汽壓差，使得液態(tài)水從進(jìn)料流中蒸發(fā)，通過膜孔，并冷凝成餾出物流。其廣泛應(yīng)用在海水淡化、超純?nèi)芤簼饪s與提純等方面 [1-3]。

3 兩工序拉深復(fù)合成形模結(jié)構(gòu)

由于受壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸的限制，上、下模座分別采用鑄造及鋼件結(jié)構(gòu)以減小模具的整體尺寸，模具三維結(jié)構(gòu)如圖9所示，二維結(jié)構(gòu)如圖10所示。首次拉深凹模3通過6個(gè)卸料螺釘懸掛在上模座2上，聚氨酯1作為上模的壓力元件安裝在上模座2及首次拉深凹模3上，聚氨酯1的初始預(yù)壓力大于下模托桿提供給首次拉深壓料體5的壓邊力。第2次拉深壓包凸模11、12固定在上模座2上。首次拉深凸模4剛性固定于下模座6上。下模支撐板7、下模安裝板8、下模支撐柱9與托桿過渡板10的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足二級(jí)托桿結(jié)構(gòu)的需求，并保證下模的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

呵護(hù)真誠安全無恐懼的聆聽分享氛圍，困難在于無形的氛圍聚散微妙。除了多數(shù)人習(xí)慣迷失自我，狂躁之心泛濫，稍不尊重就足以讓開放的氛圍瞬間消失。此外，還必須澄清某些似是而非的混淆。比如，分享了自己的困惑，會(huì)不會(huì)很想聽聽合理的建議？不滿足于展示性敘事，不熱心提建議而中斷聆聽，會(huì)有損敘事探究的“集智”價(jià)值嗎？會(huì)妨礙凝聚正能量嗎？本文開篇對(duì)兩個(gè)問詢的回應(yīng)，不也是在提建議嗎？

模具按照首次拉深和第2次拉深順序復(fù)合工作，首次拉深時(shí)托桿托起首次拉深壓料體5，板料定位后上模下行時(shí)，首次拉深凹模3接觸板料，由于聚氨酯1的初始預(yù)壓力大于托桿提供的力，聚氨酯1保持預(yù)壓量不變直至首次拉深壓料體5接觸下模座6，完成零件中間凸包的成形，這時(shí)首次拉深壓料體5與首次拉深凸模4作為第2次拉深的凹模及下壓料體，首次拉深凹模3成為第2次拉深的上壓料體。上模繼續(xù)下行，聚氨酯1在預(yù)壓的基礎(chǔ)上開始產(chǎn)生新的壓縮變形，使首次拉深凹模3壓緊零件，第2次拉深壓包凸模11、12成形凸包，模具到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)2個(gè)凸包的成形完成。

4 模具調(diào)試及結(jié)果

根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，對(duì)存在開裂風(fēng)險(xiǎn)的凸包進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圓角打磨，模具試沖3片板料獲得了無開裂、無起皺的拉深件。拉深件經(jīng)激光切割得到的成品件如圖11所示。不考慮零件結(jié)構(gòu)廢料損失率，材料利用率在85%以上，試模拉深件和后續(xù)翻邊件的質(zhì)量達(dá)到了無開裂無起皺的預(yù)期效果。

5 結(jié)束語

以某乘用車座椅座盆作為兩工序拉深復(fù)合成形工藝的應(yīng)用案例，說明了該工藝在大中型沖壓覆蓋件開發(fā)中的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)踐表明，這種復(fù)合工藝和模具結(jié)構(gòu)可以在其他具有大深度正反形狀的大中型覆蓋件的開發(fā)中進(jìn)行推廣。

[1]肖景榮,姜奎華.沖壓工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:112-115.

[2]崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:82-115.

[3]丁藝聞.壓縮機(jī)固定板成形工藝分析與模具設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2019,45(8):31-34.