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1754mm×514mm×118mm，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110mm，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=313726mm2，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=2.0×313726=627kN。

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=300MPa，在UG软件中测得凸模L=4862mm，所以拉深力F=0.7×4862×1.2×300=1225kN。

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×（627+1225）=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。