拉延槛应用实例探讨

文/许铁涛，宗珂，郭亮亮，王红伟·一拖（洛阳）福莱格车身有限公司

拉延筋和拉延槛在拉延件中应用广泛，在拉延件辅助面上设置拉延筋或拉延槛，不仅能够增加进料阻力，使拉延件表面产生一定张力，提高拉延件的刚度，从而使零件减少由于弹复而产生的凹陷、扭曲、波纹等缺陷。而且能够调节材料的流入情况，使板料均匀地进入模腔，防止零件在拉延过程中出现“多则皱，少则裂” 的现象。

其中，拉延筋应用较多，在深拉延件的拉延工序中，因为进料较多，更容易出现起皱或破裂的现象，甚至两种情况同时出现。所以，深拉延件的拉延，为了平衡起皱和破裂，经常在压料面上布置双拉延筋甚至多条拉延筋以改善材料流入状况，消除起皱，亦或采用双动拉延结构改善板料拉深状况。在各种方法都无法实现除皱的情况下，需采用多次拉深工艺才能获得合格零件。

本文将介绍一种轮罩内板的拉延工艺，此工艺采用拉延槛结构，通过一次单动拉延获得了合格零件，证明了拉延槛在深拉延件的拉延过程中比较明显的除皱作用；另外，通过此种形式的拉延槛在一种汽车横梁中的使用情况，介绍拉延槛在类似汽车横梁中提高材料利用率的出色效果。

图1 左右轮罩基本尺寸

汽车左右轮罩内板

问题描述

汽车左右轮罩内板（图1），材料为DC06，零件尺寸宽566mm，高244mm，料厚0.8mm。由于左右零件的特殊形状，拉延工序需要采用左右合拉方式，拉延深度较深，拉延时型腔要料多，总体来说拉深困难。

此零件的拉深会产生两个方面的问题：首先，因为制件深，宽度小，板料薄，拉延时极易在制件腰部陡坡处产生破裂；其次，因为模口形状为长圆形，深度大，板料较薄，拉延时压料面（尤其是4个圆角处）很容易起皱，这样既影响零件法兰边质量，也会降低模具寿命。

工艺制定

解决拉破问题的方法是：减小压料力，减小进料摩擦力；解决压料面起皱的方法是：合理布置拉延筋，加大压料力，增加进料阻力。这样，在防止破裂和防止起皱两方面就需要找到一个平衡点。所以，如何制作压料面和合理设置拉延筋就成为此工艺制作的重点。

⑴考虑以零件法兰边为压料面，采用封闭式单拉延筋，CAE分析结果正如上面分析的，压边力大，侧壁破裂（图2），压边力小则压料面起皱严重（图3）。

图2 增大压边力的CAE结果

图3 减小压边力的CAE结果

⑵采用双拉延筋结构，通过调节压边力大小对造型进行CAE分析，压料面起皱情况并没有得到明显改善。

⑶采用拉延槛对板料流入进行控制，发现效果明显，在考虑尽可能提高材料利用率的前提下，经过多次试验，最后确定了拉延槛结合拉延筋，并对板料进行切角处理的结构形式，得到比较满意的结果。具体尺寸见图4，CAE结果见图5，拉延后实物照片见图6。

图4 拉延槛结构

图5 CAE结果图

图6 拉延后照片

汽车横梁

问题描述

汽车横梁（图7），材料为SP121BQ，料厚为0.55mm，产品长1040mm，宽73mm。整体细长，形状均匀，最大成形高度15mm，是汽车横梁的典型造型。

图7 汽车横梁

此种横梁结构均匀简单，拉延工艺较容易实现，压料面一般情况下设置拉延筋。CAE分析时，把压边力调整到合适范围内，就能得到减薄率和应力应变等分析指标合格的零件。然而，因为窄长形零件自身的特点，拉延辅助面在整个拉延工艺中所占面积的比例较高，造成此类型零件的材料利用率一般较低。批量生产时，如何提高材料利用率就显得尤为重要。

工艺制定

下面，将汽车横梁在拉延筋和拉延槛两种工艺结构形式下分别进行CAE分析时所使用的料片尺寸，见图8，图9；辅助面的断面结构尺寸见图10，CAE分析结果见图11、图12。

图8 拉延筋结构的料片尺寸

图9 拉延槛结构的料片尺寸

图10 两种工艺结构的断面对比

图11 拉延筋结构的CAE结果

图12 拉延槛结构的CAE结果

通过对比发现，拉延筋结构和拉延槛结构都能得到合格的CAE结果，不过相对于拉延筋结构，这种“阶梯式”拉延槛结构更加紧凑，它不仅充分发挥了拉延槛的“阻料”作用，使分模线以内的材料得到充分拉深，而且其小巧的结构形式让零件的板料在宽度方向上减少了30mm，在长度方向上减少了40mm，把材料利用率由43%提升到53.1%。

结果与讨论

通常情况下，拉延槛在拉延过程中主要用于锁定或者限制板料的流入，在形状平缓、成形较浅的零件中应用较多。然而，通过拉延槛在轮罩内板拉延中的应用我们发现：对拉延槛的深度、宽度、侧壁角度以及各部位圆角进行适当调整，再配合使用拉延筋和板料切角等常规工艺手段，在轮罩内板的拉延过程找到了开裂和起皱的平衡点，从而较成功地解决了轮罩内板法兰边严重起皱的问题。另外，把此种形式拉延槛的侧壁改为竖壁，肩部R角减小到R3后应用于汽车横梁的拉延中，不仅在最大程度上减少了板料的流入，使成形范围内的板料得到了充分变形，而且因为其紧靠凸模，宽度只有8mm，较之拉延筋结构更加紧凑，使材料利用率提高了10%左右。

结束语

以上两种零件已经实现批量生产。实践证明，这种“阶梯式”拉延槛在两种形状迥异的拉延件中的灵活应用，让我们对拉延槛的功能有了更多的认识，它不仅能“锁料”，增加进料阻力，提高材料利用率，而且在深拉延件中的“除皱”效果也很明显，为类似零件的工艺制作提供了一点新思路。