拉延檻應(yīng)用實(shí)例探討

文/許鐵濤，宗珂，郭亮亮，王紅偉·一拖（洛陽(yáng)）福萊格車(chē)身有限公司

拉延筋和拉延檻在拉延件中應(yīng)用廣泛，在拉延件輔助面上設(shè)置拉延筋或拉延檻，不僅能夠增加進(jìn)料阻力，使拉延件表面產(chǎn)生一定張力，提高拉延件的剛度，從而使零件減少由于彈復(fù)而產(chǎn)生的凹陷、扭曲、波紋等缺陷。而且能夠調(diào)節(jié)材料的流入情況，使板料均勻地進(jìn)入模腔，防止零件在拉延過(guò)程中出現(xiàn)“多則皺，少則裂” 的現(xiàn)象。

其中，拉延筋應(yīng)用較多，在深拉延件的拉延工序中，因?yàn)檫M(jìn)料較多，更容易出現(xiàn)起皺或破裂的現(xiàn)象，甚至兩種情況同時(shí)出現(xiàn)。所以，深拉延件的拉延，為了平衡起皺和破裂，經(jīng)常在壓料面上布置雙拉延筋甚至多條拉延筋以改善材料流入狀況，消除起皺，亦或采用雙動(dòng)拉延結(jié)構(gòu)改善板料拉深狀況。在各種方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)除皺的情況下，需采用多次拉深工藝才能獲得合格零件。

本文將介紹一種輪罩內(nèi)板的拉延工藝，此工藝采用拉延檻結(jié)構(gòu)，通過(guò)一次單動(dòng)拉延獲得了合格零件，證明了拉延檻在深拉延件的拉延過(guò)程中比較明顯的除皺作用；另外，通過(guò)此種形式的拉延檻在一種汽車(chē)橫梁中的使用情況，介紹拉延檻在類(lèi)似汽車(chē)橫梁中提高材料利用率的出色效果。

圖1 左右輪罩基本尺寸

汽車(chē)左右輪罩內(nèi)板

問(wèn)題描述

汽車(chē)左右輪罩內(nèi)板（圖1），材料為DC06，零件尺寸寬566mm，高244mm，料厚0.8mm。由于左右零件的特殊形狀，拉延工序需要采用左右合拉方式，拉延深度較深，拉延時(shí)型腔要料多，總體來(lái)說(shuō)拉深困難。

此零件的拉深會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方面的問(wèn)題：首先，因?yàn)橹萍?，寬度小，板料薄，拉延時(shí)極易在制件腰部陡坡處產(chǎn)生破裂；其次，因?yàn)槟？谛螤顬殚L(zhǎng)圓形，深度大，板料較薄，拉延時(shí)壓料面（尤其是4個(gè)圓角處）很容易起皺，這樣既影響零件法蘭邊質(zhì)量，也會(huì)降低模具壽命。

工藝制定

解決拉破問(wèn)題的方法是：減小壓料力，減小進(jìn)料摩擦力；解決壓料面起皺的方法是：合理布置拉延筋，加大壓料力，增加進(jìn)料阻力。這樣，在防止破裂和防止起皺兩方面就需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)。所以，如何制作壓料面和合理設(shè)置拉延筋就成為此工藝制作的重點(diǎn)。

⑴考慮以零件法蘭邊為壓料面，采用封閉式單拉延筋，CAE分析結(jié)果正如上面分析的，壓邊力大，側(cè)壁破裂（圖2），壓邊力小則壓料面起皺嚴(yán)重（圖3）。

圖2 增大壓邊力的CAE結(jié)果

圖3 減小壓邊力的CAE結(jié)果

⑵采用雙拉延筋結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓邊力大小對(duì)造型進(jìn)行CAE分析，壓料面起皺情況并沒(méi)有得到明顯改善。

⑶采用拉延檻對(duì)板料流入進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)效果明顯，在考慮盡可能提高材料利用率的前提下，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最后確定了拉延檻結(jié)合拉延筋，并對(duì)板料進(jìn)行切角處理的結(jié)構(gòu)形式，得到比較滿意的結(jié)果。具體尺寸見(jiàn)圖4，CAE結(jié)果見(jiàn)圖5，拉延后實(shí)物照片見(jiàn)圖6。

圖4 拉延檻結(jié)構(gòu)

圖5 CAE結(jié)果圖

圖6 拉延后照片

汽車(chē)橫梁

問(wèn)題描述

汽車(chē)橫梁（圖7），材料為SP121BQ，料厚為0.55mm，產(chǎn)品長(zhǎng)1040mm，寬73mm。整體細(xì)長(zhǎng)，形狀均勻，最大成形高度15mm，是汽車(chē)橫梁的典型造型。

圖7 汽車(chē)橫梁

此種橫梁結(jié)構(gòu)均勻簡(jiǎn)單，拉延工藝較容易實(shí)現(xiàn)，壓料面一般情況下設(shè)置拉延筋。CAE分析時(shí)，把壓邊力調(diào)整到合適范圍內(nèi)，就能得到減薄率和應(yīng)力應(yīng)變等分析指標(biāo)合格的零件。然而，因?yàn)檎L(zhǎng)形零件自身的特點(diǎn)，拉延輔助面在整個(gè)拉延工藝中所占面積的比例較高，造成此類(lèi)型零件的材料利用率一般較低。批量生產(chǎn)時(shí)，如何提高材料利用率就顯得尤為重要。

工藝制定

下面，將汽車(chē)橫梁在拉延筋和拉延檻兩種工藝結(jié)構(gòu)形式下分別進(jìn)行CAE分析時(shí)所使用的料片尺寸，見(jiàn)圖8，圖9；輔助面的斷面結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖10，CAE分析結(jié)果見(jiàn)圖11、圖12。

圖8 拉延筋結(jié)構(gòu)的料片尺寸

圖9 拉延檻結(jié)構(gòu)的料片尺寸

圖10 兩種工藝結(jié)構(gòu)的斷面對(duì)比

圖11 拉延筋結(jié)構(gòu)的CAE結(jié)果

圖12 拉延檻結(jié)構(gòu)的CAE結(jié)果

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，拉延筋結(jié)構(gòu)和拉延檻結(jié)構(gòu)都能得到合格的CAE結(jié)果，不過(guò)相對(duì)于拉延筋結(jié)構(gòu)，這種“階梯式”拉延檻結(jié)構(gòu)更加緊湊，它不僅充分發(fā)揮了拉延檻的“阻料”作用，使分模線以內(nèi)的材料得到充分拉深，而且其小巧的結(jié)構(gòu)形式讓零件的板料在寬度方向上減少了30mm，在長(zhǎng)度方向上減少了40mm，把材料利用率由43%提升到53.1%。

結(jié)果與討論

通常情況下，拉延檻在拉延過(guò)程中主要用于鎖定或者限制板料的流入，在形狀平緩、成形較淺的零件中應(yīng)用較多。然而，通過(guò)拉延檻在輪罩內(nèi)板拉延中的應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)拉延檻的深度、寬度、側(cè)壁角度以及各部位圓角進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，再配合使用拉延筋和板料切角等常規(guī)工藝手段，在輪罩內(nèi)板的拉延過(guò)程找到了開(kāi)裂和起皺的平衡點(diǎn)，從而較成功地解決了輪罩內(nèi)板法蘭邊嚴(yán)重起皺的問(wèn)題。另外，把此種形式拉延檻的側(cè)壁改為豎壁，肩部R角減小到R3后應(yīng)用于汽車(chē)橫梁的拉延中，不僅在最大程度上減少了板料的流入，使成形范圍內(nèi)的板料得到了充分變形，而且因?yàn)槠渚o靠凸模，寬度只有8mm，較之拉延筋結(jié)構(gòu)更加緊湊，使材料利用率提高了10%左右。

結(jié)束語(yǔ)

以上兩種零件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。實(shí)踐證明，這種“階梯式”拉延檻在兩種形狀迥異的拉延件中的靈活應(yīng)用，讓我們對(duì)拉延檻的功能有了更多的認(rèn)識(shí)，它不僅能“鎖料”，增加進(jìn)料阻力，提高材料利用率，而且在深拉延件中的“除皺”效果也很明顯，為類(lèi)似零件的工藝制作提供了一點(diǎn)新思路。