汽車發動機罩外板工藝與模具的研究設計

王志芳

摘要：受到經濟全球化的影響，越來越多的國家開始了解自主創新的重要性。我國的汽車行業經過幾十年的發展，綜合實力得到了很大程度的提高。然而，要真正融入世界汽車工業體系甚至是在汽車工業領域處于領先的地位，僅僅依靠外來設計進行生產無疑是做不到的。目前國內的一些汽車廠家已經逐漸走上了自主研發道路。汽車覆蓋件設計是汽車設計的重要環節。作為汽車覆蓋件的一部分，發動機罩外板的設計也是不可忽視的問題。本文從發動機罩外板的工藝與模具兩個方面對發動機罩外板的設計進行研究探討。

關鍵詞：汽車;發動機;罩外板;工藝;模具

現如今，科技創新已成為了衡量一個國家綜合實力的重要標準。在加入WTO后，面對激烈的市場競爭，中國汽車工業發展迅猛，逐步融入了世界汽車工業體系。要提高在世界汽車工業體系中的地位，中國汽車行業必須獲得自主創新的能力。隨著經濟全球化的發展，中國的汽車行業要生存，必然要從“中國制造”邁向“中國創造”。近些年，國內一些具備一定實力的汽車廠家已經逐漸走上了自主研發道路，嘗試自主研發設計新的車型。在汽車設計的過程中，覆蓋件的工藝和模具設計至關重要。汽車覆蓋件的工藝和模具設計都比較特殊，不僅要滿足功能上的要求，還要求做到美觀。發動機罩外板設計是汽車覆蓋件設計的一部分。研究發動機罩外板工藝與模具設計對研發新車型具有重要的意義。

1.發動機罩外板生產工藝設計

罩外板工藝設計方案是否合理對模具的設計和使用具有重大的影響。因此，在設計模具結構前，要對罩外板的生產工藝設計進行研究。

一般而言，汽車覆蓋件成型需要經過落料（或剪切）、拉延、修邊、翻邊、整形、沖孔等基本工序。在生產過程中，考慮到生產成本，生產工藝方案應當在滿足覆蓋件性能要求的基礎上盡量簡化生產工序。總的來說，發動機罩外板成型的基本工序依次為落料、拉延、修邊、翻邊和側翻邊。其中，拉延工藝設計是最關鍵的一道工序。合理的拉延尺寸可以為后續工序提供良好的工藝條件，反之亦然。發動機罩外板的拉延工藝設計時，要考慮沖壓方向、拉延筋設計、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揮板材的性能，避免出現裂紋和變形等質量問題，使得拉出的拉伸品符合設計要求。確定拉伸沖壓方向時，應當注意以下幾個方面：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，壓料時要注意進料阻力均勻。第四，要選擇有利于防止產生表面缺陷的拉伸沖壓方向。

第二，設置拉延筋有利于防止壓料在拉伸時發生起皺和開裂。拉伸筋通過改變結構尺寸以及拉伸筋與槽之間松緊度來調節材料流動阻力，滿足沖壓過程中壓料面上需要的流動阻力，以達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，壓邊力是影響發動機罩外板板料拉延效果的一個重要因素。在拉延成形過程中，通過對壓邊力進行改變，可以調整約束力大小，從而控制發動機罩外板板料拉延效果。由于壓邊力會對發動機罩外板成型產生影響，過小或過大都會誘發起皺或破裂的危險，因此，選取的壓邊力大小要適當，在保證成形尺寸精度的同時實現板料的充分變形，盡量減小成形后的回彈量。

第四，為確保設計參數合理，發動機罩外板制件拉延成形后要對變薄率和主應變進行分析。變薄率包括角部變薄率和局部變薄率。當這二者的系數小于一定參數時，說明材料存在開裂風險，需要根據情況進行處理或者在后期生產時通過微調來解決。

2.發動機罩外板生產模具設計

發動機罩外板生產模具包括拉延模、修邊模和翻邊模。拉延模具通過拉延工序將板料加工為立體空間工件。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另一部分材料發生翻轉。其中，拉延模對罩外板生產有著至關重要的作用。拉延工序是罩外板生產的一道關鍵工序，而只有合格的拉延模才能保證拉延工序的順利進行。因此在發動機罩外板模具設計時要著重考慮拉延模的設計。

汽車覆蓋件拉延模主要有單動拉伸模、雙動拉伸模和多動拉伸模三種結構類型。單動拉伸模一般適用于形狀簡單、深度小的覆蓋件。雙動拉伸模一般適用于形狀復雜、深度大的覆蓋件。當前兩種模具都不適用時或者制件形狀比較特殊時，才考慮采用多動拉伸模。由于發動機罩外板深度較小、形狀簡單，因此一般采用單動拉延模。

發動機罩外板生產模具由上模座、下模座、壓料圈、凸模部分、凹模部分、定位銷、定向導柱導套、限位裝置等主要結構組成。發動機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，設計時要依照下模、壓邊圈、上模的設計順序進行。

在過去的拉延模設計中，下模的鑄件部分為一體結構。下模座與成型凸模采用的材質是相同的。這種模具設計方法的缺陷在于會提高生產的成本。如果要保證在成型過程中零件不因為承受成型力而拉毛，必須采用高強度材料。而由于承受零件成型時的成型力的只有凸模，而其他的模座部分不承受，采用鑄成一體的結構必然會提高生產的成本。為了節約生產成本，拉延模的設計采用了分體凸模的設計，使用不同材料鑄成凸模和下模座，再用螺釘連接起來。

壓邊圈的設計要考慮拉延模的導向問題，設計出導向裝置。拉延模的導向分內導向和外導向。壓邊圈既要考慮上模導向又要考慮下模導向。一般來說，壓邊圈與下模之間的導向設置采用四角導向，壓邊圈與上模之間的導向設置采用導向腿導向。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、到底標記和防塵蓋板。與下模相比，上模的結構設計相對簡單。

3.結束語

科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。我國汽車行業在自主創新的道路上必然會越走越遠。隨著汽車制造技術的日益成熟、模具設計日益優化，發動機罩外板質量將會不斷地提高，生產成本也將大幅度地降低。

參考文獻：

[1]金捷.汽車覆蓋件拉延模快速模具制造[J].熱加工工藝，2011，40（23）.

[2]趙金星，常喜.汽車發動罩外板成形工藝性分析[J].汽車工藝材料，2010，（5）.

[3]王健，惠進錄，吳進強.某款發動機罩外板沖壓工藝分析[J].模具技術，2012，（1）.