余肉技術(shù)在沖壓中的應(yīng)用

文/董劍安·上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司

余肉技術(shù)在沖壓中的應(yīng)用

文/董劍安·上海賽科利汽車模具技術(shù)應(yīng)用有限公司

了解余肉在汽車沖壓工藝設(shè)計(jì)（DL圖）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在沖壓工藝設(shè)計(jì)中，可以用余肉來(lái)控制材料的流動(dòng)，解決拉延中制件的起皺與破裂、材料的補(bǔ)償。余肉不僅可以滿足后序制件的沖壓工藝性，還可以解決零件的回彈和增加零件的剛性等。

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，沖壓模具的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。沖壓工藝方案及成形性的分析研究和論證，作為最核心的技術(shù)越來(lái)越引起重視。將先進(jìn)的CAE成形模擬技術(shù)和靈活多變的三維工藝造型技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品成形分析結(jié)果和工藝內(nèi)容進(jìn)行三維工藝造型設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代的沖壓工藝方案設(shè)計(jì)的先進(jìn)模式。一個(gè)制件的工藝性、成形性及穩(wěn)定性的好壞，除產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素外，很大程度上取決于拉延工藝補(bǔ)充造型的設(shè)計(jì)。拉延工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)的科學(xué)與否，將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，以及生產(chǎn)成本和材料利用率。余肉是沖壓工藝造型中最重要的組成部分，起了非常重要的作用。筆者多年從事汽車車身模具沖壓工藝的研究和分析，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試指導(dǎo)工作多年，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，現(xiàn)撰寫(xiě)此文供同行參考。

板材拉延成形易產(chǎn)生的缺陷

沖壓拉延成形是通過(guò)模具的工作順序使功能零件對(duì)板料施加復(fù)雜的外力，使板料產(chǎn)生流動(dòng)，板料內(nèi)部承受很大的應(yīng)力，使板料產(chǎn)生塑性變形和流動(dòng)形成拉延殼體。對(duì)于板厚功能尺寸同其形狀尺寸相對(duì)比值非常小的薄板，厚度方向非常不穩(wěn)定，由此將引起材料變薄變厚而形成起皺破裂和其他缺陷。

另外，在拉延及翻邊成形過(guò)程中，當(dāng)材料難于向拉延成形凸模表面流動(dòng)或板內(nèi)維持理想曲面的應(yīng)力不穩(wěn)定時(shí)，就很容易產(chǎn)生皺紋和破裂。提高并均衡地保持拉延件各個(gè)部分拉伸應(yīng)力等值，可最大程度地消除皺紋和破裂，采用在產(chǎn)品外附加復(fù)雜多變曲面造型的方法，可有效控制材料的流動(dòng)和板內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)與分布。

失穩(wěn)皺紋

如圖1所示，以一塊小平板料單元為例，板料在平面應(yīng)力的作用下凸緣單元面受不同形式的應(yīng)力作用而導(dǎo)致某一方向壓縮變形，造成板厚方向的不穩(wěn)定，進(jìn)而產(chǎn)生了失穩(wěn)皺紋，又稱縱向彎曲裂紋。此種皺紋的膨起方向與壓縮應(yīng)力的方向接近垂直，皺紋的程度與壓縮應(yīng)力的大小成正比，與料厚成反比。這些平面應(yīng)力分為：同向壓縮應(yīng)力，不均勻的拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力，不同大小及方向作用形成的剪切力，同向旋轉(zhuǎn)而形成的板內(nèi)彎曲力四種。

圖1 失穩(wěn)皺紋

⑴同向壓應(yīng)力及不均勻的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力所造成的皺紋。

側(cè)壁皺紋。拉延成形時(shí)，當(dāng)材料從法蘭面走動(dòng)并流過(guò)曲率較大的凹?？跁r(shí)，圓周方向便產(chǎn)生了壓應(yīng)力，這個(gè)壓應(yīng)力在凹模圓角處最大，從中心向外的分布情況是逐漸減小，側(cè)壁產(chǎn)生皺紋。因此拉延時(shí)曲率較大的凹模口區(qū)域，凹模口圓角不宜過(guò)大（盡可能小于R8），拉延拔模角不應(yīng)過(guò)大（盡可能小于10°），拉延的相對(duì)深度不宜過(guò)大。同時(shí)，拉延進(jìn)料過(guò)程中，毛坯懸空時(shí)產(chǎn)生的皺紋多出現(xiàn)在側(cè)壁。

凸模底部皺紋。由壓應(yīng)力所造成的皺紋，一般來(lái)說(shuō)在成形快要結(jié)束時(shí)出現(xiàn)在凸模底部，產(chǎn)生在局部成形的下凹部位及曲率較大的內(nèi)凹曲線側(cè)壁部位，與法蘭面形成的側(cè)壁皺紋相同，但因延伸而引起的流進(jìn)量少，所以和凸緣相比，產(chǎn)生皺紋的情況較少。如側(cè)圍出現(xiàn)在整體后圍窗口、門外板的把手、中立柱的內(nèi)凹區(qū)等位置。

凸緣法蘭皺紋。由不同大小及方向作用形成的凸緣切向應(yīng)力引起的壓縮變形，一般產(chǎn)生在拉延件壓料面上凹?？趦?nèi)凹或外凸曲率變化較大的凸緣面上，是最常見(jiàn)的起皺現(xiàn)象之一。

⑵剪切力所造成的皺紋，又稱剪切皺紋。

在拉延成形時(shí)，已產(chǎn)生拉延凸緣變形和曲率過(guò)大的多料少料翻邊時(shí)變形的材料在向凹模口流入時(shí)，由于凹模口及側(cè)壁的牽制和影響，受到強(qiáng)剪切力的作用，側(cè)壁如有斜度或斜度過(guò)大就會(huì)產(chǎn)生皺紋。常發(fā)生在T形、L形、H形的側(cè)壁，如B立柱、A立柱的拉延。因此，在處理多料少料翻邊時(shí)，盡可能接近90°的翻邊也是為了減少剪切皺紋的產(chǎn)生。同時(shí)，工藝造型上要避免凹?？诰€及凸模最外側(cè)頂部扣線變化急劇或有急棱。

⑶不均勻的拉伸力所造成的皺紋。

拉延造型在凸模的每個(gè)縱斷面及橫斷面形狀復(fù)雜和變化急劇時(shí)，各部分需要料的差異將導(dǎo)致材料局部所受拉伸力不均勻，或當(dāng)拉延成形要完畢時(shí)，壓料面的毛坯沿進(jìn)料方向流進(jìn)量不等造成不均勻的拉伸力而形成皺紋。因此拉延造型設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要注意斷面長(zhǎng)度漸變法的應(yīng)用，另一方面要考慮材料兩側(cè)的流進(jìn)速度要盡可能相近或相等。這對(duì)于外板的拉延尤為重要，是評(píng)估一個(gè)工藝造型優(yōu)劣的重要依據(jù)，同時(shí)對(duì)拉延模的壽命影響也很大。

堆積皺紋

不易貼附模具部位的皺紋，叫堆積皺紋，又稱壁增厚皺紋。皺紋一般發(fā)生在與形狀急劇變化部位相連的較平坦的位置上，是多余材料從剛性好的形狀面向剛性小的平坦緩和曲面或平面部位移動(dòng)造成的。

⑴在凸模的縱斷面形狀急劇變化的位置產(chǎn)生皺紋，如擋油盒（階梯錐臺(tái)狀的盒式件）。

⑵在凸模的橫斷面形狀急劇變化的位置產(chǎn)生皺紋。制件側(cè)壁有局部的凸出和凹進(jìn)時(shí)，在凸模的端面會(huì)產(chǎn)生皺紋。

⑶凸模的中間部位拉延斷面小時(shí)產(chǎn)生皺紋。拉延制件的深度在中間淺（呈折背形），中間部位窄（葫蘆形），中間部位收縮成鞍形時(shí)，凸模的端面會(huì)產(chǎn)生皺紋。

解決皺紋的方法及思路

解決皺紋的方法及思路，具體可從以下幾方面著手：

⑴盡可能減少及降低拉延件的深度，減少側(cè)壁部圓周方向壓應(yīng)力的負(fù)荷。

⑵降低產(chǎn)品制件的深度或深度差，并避免形狀急劇變化。

⑶選擇合理的拉延凸模表面及壓料面，如果可能，選用產(chǎn)品部分制件面作為壓料面以降低拉延件的深度。

⑷選擇合理的拉延方向以調(diào)節(jié)拉延件的深度和各部分深度差。

⑸選擇適當(dāng)?shù)拿鞔笮『托螤?，合理設(shè)置壓料筋形狀及位置來(lái)調(diào)節(jié)材料流進(jìn)量、流動(dòng)速度及流動(dòng)方向，可較好地控制起皺的產(chǎn)生。

⑹兩端側(cè)壁部形狀急劇變化時(shí)可選擇開(kāi)口或半開(kāi)口拉延。

⑺減少平緩區(qū)域或平直面，使平直部位有一定曲率，以減少堆積皺紋。加強(qiáng)弱區(qū)的控制也可以達(dá)到減少堆積皺紋的目的。

⑻拐角部的R要適當(dāng)，橫斷面R要盡可能大一些，以降低拐角部不均勻的拉伸力。

⑼拆分工序，利用二次拉延或翻邊成形來(lái)處理。

⑽根據(jù)形狀變化的不同選取適當(dāng)?shù)陌寄？趫A角R，過(guò)大過(guò)小都不好。

⑾拉延凹模口形狀的急劇變化，會(huì)引起側(cè)壁部受不均勻的拉伸力和剪切力，這些變化要盡可能避免。要使發(fā)生剪切皺紋部位的拉伸量盡可能均衡化。

⑿設(shè)計(jì)合理的拉延凹?？诹Ⅲw輪廓，盡可能使凹?？诹Ⅲw輪廓與進(jìn)料方向垂直，減少由于材料在流入凹模口時(shí)發(fā)生壓縮應(yīng)力作用下的失穩(wěn)。

⒀設(shè)計(jì)合理的拉延凸模最邊緣的立體輪廓，減少由于材料由側(cè)壁流入頂部引起壓縮應(yīng)力作用下的失穩(wěn)。

⒁減少拉延凸模最邊緣側(cè)壁部位的傾斜度（拔模角），相應(yīng)增大了拉延件的拉伸力。

⒂設(shè)計(jì)合理的整張壓料面，盡可能設(shè)計(jì)成可展開(kāi)曲面或近似可展開(kāi)曲面。避免壓料時(shí)產(chǎn)生的前期皺紋而造成的缺陷，尤其外板件對(duì)此項(xiàng)的要求很嚴(yán)格。

⒃選擇合理的拉延方向或增加造型來(lái)使拉延板料與拉延凸模多點(diǎn)接觸、多面接觸。單點(diǎn)或面接觸時(shí)，初始接觸點(diǎn)及面應(yīng)盡可能靠近拉延凸模的中心，由中心向外呈放射性次序接觸，或從零件的重要區(qū)向非重要區(qū)的次序接觸。避免拉延過(guò)程中毛坯在凸模頂部竄動(dòng)。

⒄通過(guò)增加造型來(lái)增加拉延件的形狀或形面的反拉延或脹形成分。

⒅通過(guò)模具的特殊結(jié)構(gòu)來(lái)完成順序拉延，內(nèi)外壓料拉延，雙凸模拉延，多動(dòng)拉延?？刂撇牧系牧鲃?dòng)順序和方向來(lái)減少材料的起皺。

⒆拉延壓料面展開(kāi)長(zhǎng)度應(yīng)小于拉延凸模展開(kāi)長(zhǎng)度，保證凸模對(duì)毛坯有拉延作用。

余肉的基本認(rèn)識(shí)

定義

余肉是除了產(chǎn)品制件造型以外的工藝造型及補(bǔ)充，它有以下優(yōu)點(diǎn)：彌補(bǔ)產(chǎn)品工藝性的不足，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及尺寸精度，減少?gòu)U品率，提高零件的剛度并減少回彈量，保證模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，改善模具的狀態(tài)，增加模具的壽命，保證沖壓生產(chǎn)零件的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

分類

⑴余肉按性質(zhì)可分為正余肉和負(fù)余肉。正余肉是產(chǎn)品制件造型以外的造型及補(bǔ)充，修邊以后余肉全部被修切掉。大部分的余肉屬于正余肉。負(fù)余肉是產(chǎn)品制件內(nèi)部的造型改變，是保證拉延得以進(jìn)行以及成形性的要求，后序通過(guò)翻邊整形達(dá)到產(chǎn)品要求，會(huì)全部或局部留在產(chǎn)品上。負(fù)余肉可分為以下幾種 ：

用于改善拉延狀態(tài)及成形性的負(fù)余肉，如過(guò)拉延余肉可用于改善拉延內(nèi)部產(chǎn)品棱線R過(guò)小無(wú)法拉出的情況，過(guò)拉延余肉利用后序成形達(dá)到產(chǎn)品的要求。如過(guò)翻邊余肉，是為保證零件的質(zhì)量將翻邊工序的內(nèi)容在拉延工序中完成，但產(chǎn)品棱線R過(guò)小無(wú)法拉出的情況，過(guò)翻邊余肉可利用后序翻邊達(dá)到產(chǎn)品的要求。

用于補(bǔ)充材料不足的負(fù)余肉，如翻邊補(bǔ)料余肉用于后序少料翻邊少料超過(guò)15％時(shí)，在拉延造型中進(jìn)行補(bǔ)料。如成形補(bǔ)料余肉，用于后序拉延或翻邊成形少料或多料超過(guò)15％時(shí)，在拉延造型中進(jìn)行補(bǔ)料。

用于改善沖壓穩(wěn)定性提高零件質(zhì)量的負(fù)余肉，如翻邊翻舌穩(wěn)定性余肉，用特定方向的筋來(lái)控制翻小邊的穩(wěn)定并增加小邊的先期剛性，提高零件的質(zhì)量。如修邊狀態(tài)改善性余肉，利用局部小形狀的凸起和凹陷來(lái)改變修邊的狀態(tài)，避免修邊下刀過(guò)鈍或過(guò)尖的情況。

⑵余肉按功能，可分為趨勢(shì)性余肉；模具結(jié)構(gòu)改善性余肉；產(chǎn)品精度提高性余肉；產(chǎn)品剛度增強(qiáng)性余肉；沖壓工藝性余肉；控制余肉。

⑶余肉按工序內(nèi)容，可分為正拉延余肉（上凸）；反拉延余肉（反凹）；脹形余肉。

⑷余肉按作用及功效，可分為防失穩(wěn)余肉；吃皺余肉；多料少料余肉；進(jìn)料控制余肉（含拉延筋）；防破裂余肉（過(guò)拉延）；非拉延用余肉。

各種余肉的功能與應(yīng)用

壓料面

壓料面是余肉的一種特殊形式，其形狀要保證無(wú)起皺或起皺的趨勢(shì)。壓料面的構(gòu)成有兩種，一種是利用產(chǎn)品制件面作為全部或部分壓料面，為了有利于拉延可做局部修改；另一種是由工藝補(bǔ)充作為壓料面。一般零件的壓料面應(yīng)該為可展開(kāi)曲面或近似展開(kāi)曲面，轎車的外覆蓋件拉延的壓料面必須為可展開(kāi)曲面或近似可展開(kāi)曲面，一般不取在產(chǎn)品制件面上。可展開(kāi)曲面可以是平面、圓柱面、圓錐面、直曲面（掃掠面）等，如圖2所示的壓料面由直曲面（綠色）、圓柱面（紅色）、平面（黃色）構(gòu)成。如圖3所示，壓料面由圓錐面（粉紅色）、平面（黃色）構(gòu)成。如圖4所示為頂蓋加強(qiáng)板的壓料面，為近似可展開(kāi)曲面（綠色）。曲面上各點(diǎn)的曲率要平緩連續(xù)，壓料面造型時(shí)要作整張曲面（綠色部分＋粉紅色部分），待拉延凸模輪廓決定后再裁減掉多余曲面（粉紅色部分）。如果是雙動(dòng)拉延，壓料面造型的整張曲面最低點(diǎn)要大于板料的自然下垂最低點(diǎn)。當(dāng)利用產(chǎn)品制件面作為壓料面時(shí)，壓料面有可能為不可展開(kāi)曲面，此時(shí)要保證整張曲面的壓料面不出死皺，如近似可展開(kāi)曲面的交匯點(diǎn)或線盡可能不在凸?？諈^(qū)形成。即使初期形成波紋，也要確保在拉延過(guò)程中可以消除，但絕不允許在外板A級(jí)區(qū)產(chǎn)生初期皺紋，以側(cè)圍為例，壓料面的不可展開(kāi)造成壓料初期形成波紋而導(dǎo)致零件產(chǎn)生暗坑和凹陷等表面缺陷，這種缺陷是無(wú)法消除的，側(cè)圍內(nèi)外壓料面的設(shè)計(jì)首先就要考慮內(nèi)外壓料面是從整張可展開(kāi)曲面裁剪出來(lái)的。

圖2 由直曲面、圓柱面和平面構(gòu)成的壓料面

圖3 由圓錐面、平面構(gòu)成的壓料面

圖4 頂蓋加強(qiáng)板的壓料面

大趨勢(shì)性余肉

⑴大趨勢(shì)性余肉，是目前歐洲拉延造型中經(jīng)常采用的一種方法，尤其在外覆蓋件及大型淺拉延內(nèi)覆蓋件的工藝造型中，多數(shù)情況運(yùn)用大余肉的思路。如圖5所示為后行李箱外板，如圖6所示為翼子板，如圖7所示為側(cè)圍內(nèi)板，以上均采用大余肉方法造型。大余肉的總體設(shè)計(jì)思路是將產(chǎn)品制件形狀放在拉延凸模上（修邊線在拉延凸模上），在拉延凸模邊緣以外造出復(fù)雜的工藝補(bǔ)充形狀，使產(chǎn)品制件形狀邊緣大部分處于拉延凸模上的反凹區(qū)域內(nèi)，這屬于修邊線以外的外部余肉。大余肉要求設(shè)計(jì)者具有豐富的經(jīng)驗(yàn)、較高的技術(shù)水平和高超的CAD 造型能力。好的大余肉設(shè)計(jì)不僅會(huì)給人以視覺(jué)上的享受，還是工藝造型的核心。

圖5 大余肉方法造型的后行李箱外板

圖6 大余肉方法造型的翼子板

圖7 大余肉方法造型的側(cè)圍內(nèi)板

⑵大趨勢(shì)性余肉的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

①大余肉設(shè)計(jì)可保證拉延板料與拉延凸模多面積或大面積接觸，同時(shí)或順序接觸且接觸面均勻，初始接觸面的作用中心處于拉延凸模的中部，控制毛坯在拉延過(guò)程中在凸模頂部竄動(dòng)。減少由于毛坯竄動(dòng)而產(chǎn)生的沖擊線和錯(cuò)位線，可改善板料在初始行程10～50mm的成形狀態(tài)，減少外板在拉延成形初期的缺陷。

②大余肉使產(chǎn)品制件形狀的外圍邊緣處于反拉延脹形區(qū)域中，增加產(chǎn)品制件形狀邊緣法蘭的剛性，提高了零件形狀邊緣的質(zhì)量精度。

③大余肉的形狀設(shè)計(jì)使拉延凸模最邊緣頂部趨于平緩，減輕因凸模邊緣形狀急劇變化使材料由側(cè)壁流入頂部受剪切應(yīng)力作用下的失穩(wěn)。

④大余肉的形狀設(shè)計(jì)可以有效地控制毛坯流動(dòng)的快慢、進(jìn)料的多少和方向，增大拉延件整體的拉伸力和延伸性，很大程度上減少壓料面及拉延筋的壓料負(fù)荷及走料磨損，對(duì)拉延模的使用壽命影響很大。

⑤大余肉的設(shè)計(jì)可減少拉延前落料工序或簡(jiǎn)化落料工序內(nèi)容，對(duì)有特殊形狀要求的落料片（如前后無(wú)廢料切斷落料片），可通過(guò)大余肉的設(shè)計(jì)來(lái)加以保證，如前后翼子板及側(cè)圍外板的輪口處通過(guò)大余肉的設(shè)計(jì)使落料工序內(nèi)容簡(jiǎn)單化，發(fā)罩外板的燈口處通過(guò)加大余肉的設(shè)計(jì)取消落料工序。

⑥外覆蓋件采用大余肉的設(shè)計(jì)，可以有效地防止拉延筋和凹?？谛纬傻臎_擊線爬到產(chǎn)品制件面上，還可減少棱線的滾動(dòng)量。

⑦可以減低拉延件底部的鼓起和塌陷，盡可能消除外覆蓋件的暗坑和型面的回彈。

⑧大余肉的設(shè)計(jì)可以使凹?？诰€平緩光順（橫斷面），避免拉延凹?？谛螤畹募眲∽兓斐蓚?cè)壁部受不均允的拉伸力，使發(fā)生剪切皺紋的部位拉伸量均衡化。

⑶大趨勢(shì)性余肉的缺點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

①大余肉的設(shè)計(jì)使拉延凸模輪廓變大，相應(yīng)造成拉延板料增大。

②大余肉的設(shè)計(jì)增加了曲面造型的工作量，使設(shè)計(jì)難度、費(fèi)用、周期加大。

圖8 廢料刀上的余肉影響廢料的滑出

③大余肉的設(shè)計(jì)會(huì)使廢料刀上的余肉影響廢料的滑出，如圖8所示。同時(shí)，大余肉的設(shè)計(jì)過(guò)大過(guò)寬使廢料刀長(zhǎng)度加大。

⑷大趨勢(shì)性余肉的設(shè)計(jì)要點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

①大余肉的形狀要平緩光順，連續(xù)性要好，不要有陡峭的凸起和下凹。

②大余肉一般采用大圓弧和光順的球形及橢球面來(lái)構(gòu)造，要考慮美感。

③大余肉的設(shè)計(jì)要考慮到可能會(huì)修改，適當(dāng)做大一些，同時(shí)要保證后序修邊有余量及模具結(jié)構(gòu)的可實(shí)施性。

④大余肉的設(shè)計(jì)需要豐富的經(jīng)驗(yàn)、水平及靈感，同時(shí)要有一定沖壓成形的理論基礎(chǔ)。

控制余肉

⑴控制余肉，又稱為小余肉，是當(dāng)產(chǎn)品形狀處于拉延凸模上（修邊線在拉延凸模上），拉延凸模局部邊緣區(qū)域造出復(fù)雜的非型面順延方式的工藝補(bǔ)充。它對(duì)拉延時(shí)材料流進(jìn)的速度、方向及流進(jìn)量加以控制，通過(guò)小區(qū)域的造型改變來(lái)局部改善工藝性。

⑵控制余肉的種類及作用。

圖9 開(kāi)口拉延控制余肉

①開(kāi)口拉延控制余肉，見(jiàn)圖9。對(duì)于梁類長(zhǎng)、窄、高形產(chǎn)品零件，由于端頭相對(duì)很窄、很高，采用封閉拉延會(huì)造成由凸緣切向應(yīng)力急劇增大而引起的壓縮變形，導(dǎo)致凸緣皺紋的產(chǎn)生而引起拉延制件的破裂。對(duì)于此類型產(chǎn)品零件，一般采用全開(kāi)口拉延或半開(kāi)口拉延的方法。全開(kāi)口拉延是拉延毛坯的長(zhǎng)度小于拉延凸模的長(zhǎng)度，拉延毛坯兩端頭搭在拉延凸模上，拉延前后的制件兩端都在凸模的頂部。半開(kāi)口拉延是拉延毛坯的長(zhǎng)度大于拉延凸模的長(zhǎng)度，拉延后的制件兩端收縮到凸模的側(cè)壁上或在凸模的頂部，兩端壓料面上的料已全部抽完。當(dāng)拉延制件在拉延凸模頂部形狀較平緩時(shí)（縱斷面形狀），并且凹?？诰€平緩光順（橫斷面），一般采用全開(kāi)口拉延。但在沒(méi)有絕對(duì)的把握時(shí)，一般不采用全開(kāi)口拉延。當(dāng)拉延制件在拉延凸模頂部形狀較平緩時(shí)（縱斷面形狀），而凹模口線有起伏或變斷面（橫斷面），一般采用半開(kāi)口拉延。開(kāi)口拉延一定在拉延凸模邊緣的頂部加控制余肉（加強(qiáng)筋或反凹型面）來(lái)控制毛坯的流動(dòng)速度和方向，半開(kāi)口拉延可根據(jù)具體情況來(lái)決定。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，建議盡可能加控制余肉，以免拉延制件的端面裂紋及起皺的產(chǎn)生。當(dāng)拉延制件在拉延凸模頂部形狀起伏較大時(shí)（縱斷面形狀），而凹?？诰€有起伏或變斷面（橫斷面），在端頭要加復(fù)雜形狀的翻邊類控制余肉，此控制余肉呈齒型線方式。便于材料的穩(wěn)定控制，開(kāi)口拉延的控制余肉設(shè)計(jì)的不合理會(huì)導(dǎo)致后期的起皺無(wú)法消除。

圖10 立體輪廓起伏較大并產(chǎn)生陡棱

②拉延凸模頂部邊緣光順余肉。產(chǎn)品形狀處于拉延凸模上，在構(gòu)造拉延補(bǔ)充時(shí)，產(chǎn)品邊緣形狀起伏較大和過(guò)渡急劇，采用型面順延（曲率連續(xù)或切向連續(xù)）會(huì)使拉延凸模最邊緣的立體輪廓起伏較大并產(chǎn)生陡棱（圖10），造成材料由側(cè)壁流入頂部受壓縮應(yīng)力作用下的失穩(wěn)皺紋和急劇變化的強(qiáng)剪切應(yīng)力作用下的開(kāi)裂。通過(guò)增加凸模光順余肉，使產(chǎn)品邊緣起伏急劇的形狀，在過(guò)渡到拉延凸模最邊緣時(shí)趨于平緩。在設(shè)計(jì)拉延凸模邊緣光順余肉時(shí)，要盡可能將產(chǎn)品形狀處于反拉延或脹形區(qū)。隨著反拉延或脹形高度和深度的增加，反凸R和拔模角需要相應(yīng)增大。圖11是拉延凸模拐角部分陡棱消失的處理方法，圖12是拉延凸模直面部分陡棱消失的處理方法。在造型中，對(duì)邊緣光順余肉的處理非常重要。

圖11 處理拉延凸模拐角部分陡棱

圖12 處理拉延凸模直面部分陡棱

③拉延凸模邊緣防失穩(wěn)余肉，見(jiàn)圖13。當(dāng)拉延件的深度很高，并且拉延凸模最邊緣側(cè)壁部位的傾斜度較大（大于15°）時(shí)，凹模側(cè)壁部位控制料流動(dòng)的功能基本不起作用，相應(yīng)減少拉延件的拉伸內(nèi)力，會(huì)造成拉延件不易貼附模具側(cè)壁部位的皺紋或缺陷，影響產(chǎn)品的邊緣剛性和精度。在拉延凸模最邊緣側(cè)壁部位追加兩層陡峭側(cè)壁部位可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

④大余肉下的反余肉（圖14）。用模型構(gòu)建的大余肉會(huì)使壓料面的材料流入凹模口過(guò)多過(guò)快，造成拉延件的起皺及開(kāi)裂。為控制材料流入凹?？诘乃俣群瓦M(jìn)料的方向，采用反余肉（俯視方向凹?？趦?nèi)凹）的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是一種多料余肉和少料余肉（反余肉）的混合余肉。

圖13 拉延凸模邊緣防失穩(wěn)余肉

圖14 大余肉下的反余肉

模具結(jié)構(gòu)用余肉

⑴模具結(jié)構(gòu)用余肉的定義。設(shè)計(jì)余肉時(shí)，一定要考慮模具結(jié)構(gòu)的可實(shí)施性、簡(jiǎn)便性、合理性。在可能的情況下，利用增加余肉來(lái)使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，達(dá)到好用、好修、好造的要求，通過(guò)余肉的設(shè)計(jì)來(lái)改善模具的狀態(tài)，提高模具的質(zhì)量和使用性，具備此類功能的余肉稱為模具結(jié)構(gòu)用余肉。

⑵模具結(jié)構(gòu)用余肉的種類及作用。

①?gòu)U料刀用余肉。當(dāng)成形需要拉延凸模的最邊緣側(cè)壁部位的傾斜度（拉延凸模的拔模角）小于5°時(shí)，廢料刀刃口與凹模刃口產(chǎn)生縱切，刃口狀態(tài)不好。采用廢料刀用余肉，在廢料刀的安裝位置上，局部使拉延凸模的局部邊緣側(cè)壁部位的傾斜度（拉延凸模的拔模角）增大，改變廢料刀刃口的狀態(tài)。

②修邊定位用余肉。當(dāng)拉延制件起伏不大，后序修邊定位不穩(wěn)定時(shí)，可采用這種余肉的方法來(lái)增加定位。

③沖大孔滑料用余肉。當(dāng)沖面積較大的孔時(shí)，廢料的滑出一般都很困難。尤其是當(dāng)廢料曲面形狀比較平緩、料厚較薄，且廢料剛性不好的情況下，廢料易脹在下刀凹?？诶锴遗c廢料滑道易粘結(jié)吸附，最終影響滑料的效果。利用在大廢料上加形狀余肉來(lái)增加廢料的剛性，以減少真空吸附增加潤(rùn)滑性，可在必要時(shí)加方向筋來(lái)控制廢料下滑過(guò)程的旋轉(zhuǎn)，保證廢料的順利滑出。一般方向筋向下凸起，高于曲面與廢料滑道預(yù)先接觸。

④翻邊優(yōu)化結(jié)構(gòu)用余肉。零件有向上的翻邊，有時(shí)因工序數(shù)量受限制無(wú)法按正常情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，在拉延中修邊工序件可放到下翻邊固定凹模，按無(wú)壓料翻邊成形的方法來(lái)完成工序內(nèi)容。

⑤拉延優(yōu)化結(jié)構(gòu)減少磨損用余肉。在拉延件容易聚料的角部，法蘭面容易起皺導(dǎo)致壓料面局部磨損嚴(yán)重，同時(shí)嚴(yán)重磨損的壓料面控制不了進(jìn)料引起更大的起皺，最終起皺影響凹?？谶M(jìn)料而導(dǎo)致零件的破裂，太陽(yáng)筋能有效控制材料的集聚，減緩壓料面的工作負(fù)擔(dān)，提高壓料板的使用壽命。在一些重要的外表面件（如側(cè)圍）的少料拉延區(qū)，呈發(fā)散狀材料的流動(dòng)由不同大小及方向作用形成的凸緣切向應(yīng)力引起的壓縮變形，導(dǎo)致壓料面有起皺的趨勢(shì)，后期的波紋帶到零件上引起表面的缺陷。在壓料面上做成凸筋余肉，可以使小凸模在拉延后期吸收皺紋避免波紋帶進(jìn)產(chǎn)品。利用筋的形狀寬高的變化來(lái)控制材料的流動(dòng)速度和流動(dòng)量，可較好地調(diào)整模具的狀態(tài)以便更好的成形，保證質(zhì)量。

制件品質(zhì)性余肉

對(duì)一些重要的外板零件，如翼子板、頂蓋、側(cè)圍、發(fā)罩外板、門外板、后行李箱外板等，對(duì)表面質(zhì)量的要求很高，在A級(jí)區(qū)不允許有暗坑和細(xì)微波紋，但在一些零件的特定區(qū)域，如頂蓋開(kāi)天窗的拐角處、側(cè)圍的油箱口蓋區(qū)、門外板的摳手槽、后行李箱外板尾燈區(qū)及前翼子板與發(fā)罩臨界區(qū)等部位，產(chǎn)品為局部成形的下凹型面及曲率較大的內(nèi)凹型面，會(huì)造成壓應(yīng)力而形成凸模底部皺紋，對(duì)零件的表面質(zhì)量影響很大，可采取以下方法來(lái)解決：

⑴對(duì)于側(cè)圍的油箱口蓋區(qū)、門外板的摳手槽、后行李箱外板尾燈區(qū)等局部成形的下凹型面，通過(guò)增加反凸提高脹形的程度，使材料充分拉深變薄，各部分的拉應(yīng)力均勻，最大限度減少缺陷的生成。

⑵對(duì)于前翼子板與發(fā)罩臨界區(qū)、側(cè)圍與頂蓋臨界區(qū)等曲率較大的內(nèi)凹型面易產(chǎn)生側(cè)壁皺紋和表面缺陷，如暗坑及波紋，影響零件的品質(zhì)。一般在側(cè)壁造出二級(jí)臺(tái)余肉，二級(jí)臺(tái)的拔模角和凹?？诘腞相應(yīng)變小，利用側(cè)壁、凹?？诘腞及二級(jí)臺(tái)的相互作用有效地控制材料的流進(jìn)和材料的變形，最大限度減少缺陷的生成。二級(jí)臺(tái)的寬度不宜過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生其他的缺陷。

多功能用途余肉

⑴過(guò)翻邊、過(guò)拉延的復(fù)合功能余肉。對(duì)一些重要的外覆蓋件，如側(cè)圍、翼子板、發(fā)罩等，為了成形性和零件品質(zhì)的需要，常采用過(guò)翻邊、過(guò)拉延余肉的解決方法，來(lái)處理拉延圓角過(guò)小引起的破裂及多料少料翻邊引起的起皺和破裂問(wèn)題。在處理這些余肉時(shí)，可以附加一些余肉與過(guò)翻邊、過(guò)拉延余肉一起，較好地保證零件的成形性和品質(zhì)。

⑵修邊用復(fù)合型余肉。在一些有重要匹配搭接的法蘭面（門內(nèi)板的窗框、頂蓋的內(nèi)天窗等），公差及平面度的要求很高。在這種情況下，可以采用各種形式的筋來(lái)處理。修邊用復(fù)合型余肉可改善修邊的狀態(tài)并且便于廢料的有效滑出。

⑶當(dāng)零件單側(cè)翻邊成形時(shí)，為減少翻邊不對(duì)稱造成的翻邊零件竄動(dòng)和壓料不穩(wěn)定，在不翻邊一側(cè)增加局部翻邊平衡余肉。后工序?qū)⑵湫薜簦奢^好地保證零件的質(zhì)量和翻邊的效果。

級(jí)進(jìn)模連接及變形載體余肉

載體在多工位級(jí)進(jìn)模中有著特殊的作用，它將零件傳遞到各工位進(jìn)行沖裁和成形加工，并且使坯件在動(dòng)態(tài)送料過(guò)程中保持穩(wěn)定準(zhǔn)確的定位及傳送的剛性。載體可分為平面載體和形狀載體，形狀載體又叫載體余肉，載體余肉除了具有連接工序零件保證傳輸功能外，最重要的功能是用于制件材料的補(bǔ)充和流動(dòng)以及塑性變形。

各種常用余肉的應(yīng)用實(shí)例

⑴利用局部加余肉的方法，增加塑性變形以消除局部成形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力翹曲。

⑵在深拉延較平緩的側(cè)壁會(huì)出現(xiàn)較大波紋，一般采用大的三角筋來(lái)控制。階梯形角部起皺，用控制余肉角部過(guò)翻邊的過(guò)渡余肉來(lái)解決。

⑶反成形余肉，減少角部的表面缺陷并增加角部的邊緣剛性和角部成形的特征固化。