文／郭洪強，張雙林·一汽模具(天津)有限公司青島分公司

在汽車內(nèi)外覆蓋件模具中，拉延筋一直被廣泛應(yīng)用，好的拉延筋設(shè)計方法至關(guān)重要。一方面，可以有效提高拉深制件的成形剛性，增加塑性變形，從而減小制件回彈；另一方面，通過調(diào)節(jié)拉延筋阻力系數(shù)，合理控制材料的流入量來調(diào)整零件的起皺和開裂問題。

拉延筋設(shè)計方法

在Autoform 軟件中，通過調(diào)整Bead Hight、Bead Radius、Groove Radius 及Wall 來調(diào)節(jié)拉延筋阻力系數(shù)以達(dá)到最優(yōu)成形。再根據(jù)這些參數(shù)，通過UG 或CATIA 軟件來模擬實體拉延筋，完成后導(dǎo)入Autoform中進(jìn)行驗證。但是需要注意的是，一味通過增加拉延筋高度及減小流入、流出圓角半徑來實現(xiàn)拉延筋阻力系數(shù)的增加是不可取的：首先，當(dāng)拉延筋高度大于6mm 時，拉延筋的強度會受到影響；其次，當(dāng)圓角半徑小于1mm 時，極易撕裂板料?；谏鲜鲈?，當(dāng)拉延筋高度及流入、流出圓角達(dá)到極限值時還是不能滿足成形要求，則需要設(shè)置兩道拉延筋。

布置位置優(yōu)化

在前期工藝設(shè)計階段和后期模具調(diào)試過程中，當(dāng)產(chǎn)品或補充面區(qū)域起皺時，可以通過增強拉延筋系數(shù)來達(dá)到減緩或解決起皺的目的。但是，對于拉延筋外側(cè)壓料面區(qū)域，由于此區(qū)域不受拉延筋的約束，并且模面部門處理加工數(shù)據(jù)時，為了減少鉗工的研配量，通常會對拉延筋10mm 以外的區(qū)域做出0.1mm 的空開，這就導(dǎo)致拉延筋以外的區(qū)域材料更加不受控制，如圖1 所示，輪罩拉延過程中的筋外側(cè)材料起皺嚴(yán)重。

為了解決壓料面起皺的問題，在起皺區(qū)域外側(cè)增加第二道拉延筋來控制材料流動，效果如圖2 所示，拉延制件的起皺問題基本消除。

圖2 輪罩拉延整改后制件狀態(tài)

拉延筋的布置影響壓邊圈的閉合及拉延到底狀態(tài)的成形性，在門板、頂蓋、機蓋等淺拉延產(chǎn)品的拉延模拐角部位，常規(guī)的拉延筋為沿著分模線布置，如圖3 所示；在CAE 模擬過程中，拉延筋的過渡位置及拐角扇形區(qū)域內(nèi)板料存在起皺問題(圖4)，現(xiàn)場生產(chǎn)出件同樣存在此類問題，如圖5 所示。

圖3 拉延筋隨分模線布置

圖4 過渡位置及拐角扇形區(qū)域起皺

圖5 出件狀態(tài)

針對隨形筋在拉延的拐角部位(扇形區(qū)域內(nèi))起皺，分析產(chǎn)生的原因：

⑴在壓邊圈閉合過程中，由于板料沒有約束，拐角部位拉延筋的成形過程會引起筋內(nèi)外材料線長的變化，進(jìn)而導(dǎo)致起皺；拉延筋高度越高，布置拐角半徑越小起皺越嚴(yán)重；

⑵拉延筋高度極劇變化導(dǎo)致起皺；

⑶壓邊圈閉合后，隨著拉延的進(jìn)行，整個扇形區(qū)域內(nèi)材料會以分模線的法向向內(nèi)移動，這會導(dǎo)致材料在扇形區(qū)域內(nèi)堆積并形成褶皺，材料流入量越大起皺越嚴(yán)重。

通過分析以上起皺原因，其中原因1 和原因3 是相互矛盾的，原因2 是不可避免的，因此針對于隨形筋拐角起皺問題在很多時候是不可避免的，要解決拐角起皺問題應(yīng)當(dāng)考慮改變拉延筋的布置。

新的拉延筋布置，需考慮以下四點

⑴將容易起皺的區(qū)域控制在筋內(nèi)側(cè)。

⑵在筋成形的過程中，減小或消除對材料線長的改變。

⑶改變材料的流入方向。

⑷避免筋高度的劇烈過渡。

將分模線拐角部位隨形筋改為十字筋，十字筋可以做成圖6 過渡消失和圖7 十字交叉兩種狀態(tài)，其中過渡消失適用于有流入量的情況，十字交叉適用于鎖死情況；圖8、圖9 分別對應(yīng)兩種形式的現(xiàn)場出件狀態(tài)，可以看出，無論是過渡消失或者十字交叉，出件狀態(tài)都優(yōu)于隨形筋。

圖6 過渡消失

圖7 十字交叉

圖8 過渡消失出件狀態(tài)

圖9 十字交叉出件狀態(tài)

結(jié)束語

影響覆蓋件成形的因素是多種多樣的，拉延筋作為其中一項重要因素，在許多沖壓零件成形中起著至關(guān)重要的作用，好的拉延筋設(shè)計方法可以有效地提高制件的成形質(zhì)量，縮短調(diào)試周期，相信隨著沖壓技術(shù)的積累提升，拉延筋的設(shè)計方法必將得到更進(jìn)一步的發(fā)展。