冲压工艺拉延筋布置位置优化

文／郭洪强，张双林·一汽模具(天津)有限公司青岛分公司

在汽车内外覆盖件模具中，拉延筋一直被广泛应用，好的拉延筋设计方法至关重要。一方面，可以有效提高拉深制件的成形刚性，增加塑性变形，从而减小制件回弹；另一方面，通过调节拉延筋阻力系数，合理控制材料的流入量来调整零件的起皱和开裂问题。

拉延筋设计方法

在Autoform 软件中，通过调整Bead Hight、Bead Radius、Groove Radius 及Wall 来调节拉延筋阻力系数以达到最优成形。再根据这些参数，通过UG 或CATIA 软件来模拟实体拉延筋，完成后导入Autoform中进行验证。但是需要注意的是，一味通过增加拉延筋高度及减小流入、流出圆角半径来实现拉延筋阻力系数的增加是不可取的：首先，当拉延筋高度大于6mm 时，拉延筋的强度会受到影响；其次，当圆角半径小于1mm 时，极易撕裂板料。基于上述原因，当拉延筋高度及流入、流出圆角达到极限值时还是不能满足成形要求，则需要设置两道拉延筋。

布置位置优化

在前期工艺设计阶段和后期模具调试过程中，当产品或补充面区域起皱时，可以通过增强拉延筋系数来达到减缓或解决起皱的目的。但是，对于拉延筋外侧压料面区域，由于此区域不受拉延筋的约束，并且模面部门处理加工数据时，为了减少钳工的研配量，通常会对拉延筋10mm 以外的区域做出0.1mm 的空开，这就导致拉延筋以外的区域材料更加不受控制，如图1 所示，轮罩拉延过程中的筋外侧材料起皱严重。

为了解决压料面起皱的问题，在起皱区域外侧增加第二道拉延筋来控制材料流动，效果如图2 所示，拉延制件的起皱问题基本消除。

图2 轮罩拉延整改后制件状态

拉延筋的布置影响压边圈的闭合及拉延到底状态的成形性，在门板、顶盖、机盖等浅拉延产品的拉延模拐角部位，常规的拉延筋为沿着分模线布置，如图3 所示；在CAE 模拟过程中，拉延筋的过渡位置及拐角扇形区域内板料存在起皱问题(图4)，现场生产出件同样存在此类问题，如图5 所示。

图3 拉延筋随分模线布置

图4 过渡位置及拐角扇形区域起皱

图5 出件状态

针对随形筋在拉延的拐角部位(扇形区域内)起皱，分析产生的原因：

⑴在压边圈闭合过程中，由于板料没有约束，拐角部位拉延筋的成形过程会引起筋内外材料线长的变化，进而导致起皱；拉延筋高度越高，布置拐角半径越小起皱越严重；

⑵拉延筋高度极剧变化导致起皱；

⑶压边圈闭合后，随着拉延的进行，整个扇形区域内材料会以分模线的法向向内移动，这会导致材料在扇形区域内堆积并形成褶皱，材料流入量越大起皱越严重。

通过分析以上起皱原因，其中原因1 和原因3 是相互矛盾的，原因2 是不可避免的，因此针对于随形筋拐角起皱问题在很多时候是不可避免的，要解决拐角起皱问题应当考虑改变拉延筋的布置。

新的拉延筋布置，需考虑以下四点

⑴将容易起皱的区域控制在筋内侧。

⑵在筋成形的过程中，减小或消除对材料线长的改变。

⑶改变材料的流入方向。

⑷避免筋高度的剧烈过渡。

将分模线拐角部位随形筋改为十字筋，十字筋可以做成图6 过渡消失和图7 十字交叉两种状态，其中过渡消失适用于有流入量的情况，十字交叉适用于锁死情况；图8、图9 分别对应两种形式的现场出件状态，可以看出，无论是过渡消失或者十字交叉，出件状态都优于随形筋。

图6 过渡消失

图7 十字交叉

图8 过渡消失出件状态

图9 十字交叉出件状态

结束语

影响覆盖件成形的因素是多种多样的，拉延筋作为其中一项重要因素，在许多冲压零件成形中起着至关重要的作用，好的拉延筋设计方法可以有效地提高制件的成形质量，缩短调试周期，相信随着冲压技术的积累提升，拉延筋的设计方法必将得到更进一步的发展。