汽車覆蓋件拉延模采用單雙筋的比較分析

嚴(yán)文超

一汽-大眾汽車有限公司成都分公司 四川成都 610100

汽車?yán)钅＞吣芊裆a(chǎn)出尺寸、表面質(zhì)量合格的零件，對整車質(zhì)量起著重要作用。因此只有拉延模在生產(chǎn)過程中具有高的穩(wěn)定性才是關(guān)鍵，穩(wěn)定性表現(xiàn)在大的裕度，高的板料適應(yīng)性，高的溫度變化適應(yīng)性，高的油量變化適應(yīng)性，高的氣壓波動適應(yīng)性，要具備這些性能，需要對拉延模的設(shè)計和調(diào)試有精準(zhǔn)的方案[1]。

1 拉深延成型工藝設(shè)計

（1）拉延成型是指用平面板坯制作杯形件的沖壓成型工藝，又稱拉深。按拉延深度習(xí)慣性地分為深拉延和淺拉延，一般拉延深度大于等于100mm（此數(shù)值僅代表按習(xí)慣區(qū)分的界限）的俗稱深拉延模。拉延深度小于100mm的俗稱淺拉延模，一般淺拉延模盡可能在autoform模擬時盡量做成純脹型模，深拉延模一般情況下為拉脹復(fù)合模，即既有拉深，也有脹型，這類模具對走料要求較高。通過拉延可以制作成筒形、球形、盒形、階梯形、帶凸緣的和其它復(fù)雜形狀的空心件。采用拉深與切邊、沖孔、翻邊整形等多種工藝組合可制成形狀復(fù)雜的汽車覆蓋件。汽車覆蓋件多數(shù)拉延深度較深，這類模具通常采用拉脹復(fù)合成型，其工作過程為：平面板坯（以下簡稱板料，厚度0．6-1．0mm的簿板料）在凸模的作用下，產(chǎn)生塑性變形，壓邊圈（壓料裝置）壓住的環(huán)形部份或近似環(huán)形部份的板料被凸模拉入到凸模與凹模之間的間隙內(nèi)而形成零件。

（2）拉延模穩(wěn)定生產(chǎn)三要素。拉深模生產(chǎn)穩(wěn)定性主要取決于壓料面、筋、板料三個要素。

①壓料面：壓料面的關(guān)鍵點：管理面，拉延筋，筋槽R角，外壓料面。以筋為界，筋的里側(cè)定義為管理面，也叫內(nèi)壓料面，筋的外側(cè)定義為外壓料面；

②筋：筋的關(guān)鍵點為筋高，筋R角，筋槽R角；

③板料：板料這里主要考慮在筋開始接觸板料到筋完全成型這個階段內(nèi)壓料面板料起皺大小程度，這個階段的皺幾乎在成型終了時也不能消除，成為拉延模壓料面上固有的皺，皺的大小與拉延模穩(wěn)定性相關(guān)[2]。

（3）拉延模筋的設(shè)計。壓料面遵循“里緊外松”的原則調(diào)整，后期調(diào)整較容易，這里主要研究一下拉延筋的影響。拉延筋在工藝設(shè)計階段主要考慮雙筋、單筋的選用，筋的阻力強度，筋的高度，這些因素加入模擬，模擬時，拉延模優(yōu)先考慮雙筋模擬，以最大可能地使拉延模盡量做成雙筋結(jié)構(gòu)。

2 單筋、雙筋拉延模調(diào)試分析

2.1 單筋拉延模

（1）單筋拉延模：壓料面的研修總原則“里緊外松”。里即管理面，管理面著實色，即拉延筋里側(cè)靠近凸模一側(cè)的近似帶狀環(huán)形面，在帶板料刷藍丹研配時，100%壓實，理論上管理面間隙略小于一個料厚，外壓料面著虛色，即藍丹顯示接觸點為霧狀，微觀來講，外壓料面略大于一個料厚，著色達到要求后，配裝壓邊圈平衡塊來保持該間隙恒定不變。

（2）單筋：針對超低碳鋼薄板材，筋高度一般為5毫米，筋寬度10毫米，管理面最小有效平面寬度為8毫米，鋁板筋高為6毫米，筋寬度為12毫米，管理面寬度最小為8毫米。在研配過程中，筋及筋槽R角、筋高度不輕易調(diào)整，當(dāng)壓料面著色合格后，調(diào)試?yán)?，根?jù)零件缺陷做出相應(yīng)調(diào)整，直到零件合格。在這個過程中，由于筋在剛好接觸板料到筋完全成型完成這段時間內(nèi)，板料處于完全自由不可控狀態(tài)，加上汽車?yán)蛹儆诮朴趫A筒形封閉型零件，板料在轉(zhuǎn)角處必然存在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力，板料在切向壓應(yīng)力作用下，壓料面產(chǎn)生很“隨意的皺”，起皺程度與拉延筋的高度正相關(guān)，筋越高，板料變形量越大，皺也越大，相反地，筋越低，變形小，起皺越小，但是，如果此時已經(jīng)做成了單筋拉延模，拉延筋的高度調(diào)整量是很小的。如果把筋降低，皺可以減小，當(dāng)筋的高度降到1．5-2mm時有微皺，降低到1．5mm以下時皺基本消除，此時筋的阻力系數(shù)相當(dāng)于autoform的0．1左右，即相當(dāng)于筋的進料阻力很小，此時的進料阻力只能被迫分配給壓料面，而面在批量生產(chǎn)中由于溫度升高，摩擦系數(shù)變大，穩(wěn)定性差。因此，單筋拉延模在判定壓料面是否真正著色合格時，難度較大，起皺處會看到很多類似徑向的條紋狀著色痕跡。調(diào)試難度加大，大概率導(dǎo)致錯誤地放大筋槽R角或者筋圓角、降低筋的高度，模具在批量（每批次2000-3500件）生產(chǎn)時間斷產(chǎn)生起皺、拉裂、縮頸、拉毛、積屑瘤等缺陷，這樣的單筋拉延模穩(wěn)定性較難調(diào)試到一個理想狀態(tài)。

2.2 雙筋拉延模

（1）雙筋拉延模調(diào)試時壓料面同樣遵循“里緊外松”原則，兩條筋之間距離為25mm,雙圓筋的阻力系數(shù)可達到0．6筋的阻力系數(shù)，在autoform，雙圓筋能較好地滿足這種需求，采用雙圓筋調(diào)節(jié)進料阻力較合適。

采用雙圓筋設(shè)計時，板料經(jīng)過第一條筋摩擦力和彎曲與反彎曲力后，進入第二條筋的初始狀態(tài)，所以，雙圓筋的進料阻力近似為兩單筋阻力的疊加。筋的阻力與其R角大小成冪函數(shù)關(guān)系，在R≥2的情況下，筋的阻力主要取決于筋高度，R角的變化對阻力影響小于筋高度變化對阻力影響，故筋高度不優(yōu)先調(diào)整。

（2）拉延模采用雙筋的優(yōu)勢：采用雙筋組合結(jié)構(gòu)，在滿足足夠阻力系數(shù)要求的情況下，筋的高度可降低，大幅度減小壓料面的固有皺，筋分擔(dān)的進料阻力增多，從而壓料面分擔(dān)的阻力減小，因而走料受制于壓料面起皺和摩擦系數(shù)變大的影響得以改善，即對面的依賴減小，鉗工更容易調(diào)試出穩(wěn)定的拉深模。

結(jié)論：筋能提高筋的阻力分配比例，減小壓料面進料阻力分擔(dān)比例，淡化壓料面的作用，減小模具批量生產(chǎn)溫度變化帶來的摩擦系數(shù)的變化而引起的走料變化。

3 結(jié)語

綜上所述，雙筋拉延模的調(diào)試裕度大于單筋拉延模，在拉延延模設(shè)計時優(yōu)先采用雙筋組合模擬[3]，優(yōu)先做成雙筋拉深模，把更多的進料阻力分配給拉深筋，淡化壓料面的作用。