拉延檻應用實例探討

文/許鐵濤，宗珂，郭亮亮，王紅偉·一拖（洛陽）福萊格車身有限公司

拉延筋和拉延檻在拉延件中應用廣泛，在拉延件輔助面上設置拉延筋或拉延檻，不僅能夠增加進料阻力，使拉延件表面產生一定張力，提高拉延件的剛度，從而使零件減少由于彈復而產生的凹陷、扭曲、波紋等缺陷。而且能夠調節材料的流入情況，使板料均勻地進入模腔，防止零件在拉延過程中出現“多則皺，少則裂” 的現象。

其中，拉延筋應用較多，在深拉延件的拉延工序中，因為進料較多，更容易出現起皺或破裂的現象，甚至兩種情況同時出現。所以，深拉延件的拉延，為了平衡起皺和破裂，經常在壓料面上布置雙拉延筋甚至多條拉延筋以改善材料流入狀況，消除起皺，亦或采用雙動拉延結構改善板料拉深狀況。在各種方法都無法實現除皺的情況下，需采用多次拉深工藝才能獲得合格零件。

本文將介紹一種輪罩內板的拉延工藝，此工藝采用拉延檻結構，通過一次單動拉延獲得了合格零件，證明了拉延檻在深拉延件的拉延過程中比較明顯的除皺作用；另外，通過此種形式的拉延檻在一種汽車橫梁中的使用情況，介紹拉延檻在類似汽車橫梁中提高材料利用率的出色效果。

圖1 左右輪罩基本尺寸

汽車左右輪罩內板

問題描述

汽車左右輪罩內板（圖1），材料為DC06，零件尺寸寬566mm，高244mm，料厚0.8mm。由于左右零件的特殊形狀，拉延工序需要采用左右合拉方式，拉延深度較深，拉延時型腔要料多，總體來說拉深困難。

此零件的拉深會產生兩個方面的問題：首先，因為制件深，寬度小，板料薄，拉延時極易在制件腰部陡坡處產生破裂；其次，因為模口形狀為長圓形，深度大，板料較薄，拉延時壓料面（尤其是4個圓角處）很容易起皺，這樣既影響零件法蘭邊質量，也會降低模具壽命。

工藝制定

解決拉破問題的方法是：減小壓料力，減小進料摩擦力；解決壓料面起皺的方法是：合理布置拉延筋，加大壓料力，增加進料阻力。這樣，在防止破裂和防止起皺兩方面就需要找到一個平衡點。所以，如何制作壓料面和合理設置拉延筋就成為此工藝制作的重點。

⑴考慮以零件法蘭邊為壓料面，采用封閉式單拉延筋，CAE分析結果正如上面分析的，壓邊力大，側壁破裂（圖2），壓邊力小則壓料面起皺嚴重（圖3）。

圖2 增大壓邊力的CAE結果

圖3 減小壓邊力的CAE結果

⑵采用雙拉延筋結構，通過調節壓邊力大小對造型進行CAE分析，壓料面起皺情況并沒有得到明顯改善。

⑶采用拉延檻對板料流入進行控制，發現效果明顯，在考慮盡可能提高材料利用率的前提下，經過多次試驗，最后確定了拉延檻結合拉延筋，并對板料進行切角處理的結構形式，得到比較滿意的結果。具體尺寸見圖4，CAE結果見圖5，拉延后實物照片見圖6。

圖4 拉延檻結構

圖5 CAE結果圖

圖6 拉延后照片

汽車橫梁

問題描述

汽車橫梁（圖7），材料為SP121BQ，料厚為0.55mm，產品長1040mm，寬73mm。整體細長，形狀均勻，最大成形高度15mm，是汽車橫梁的典型造型。

圖7 汽車橫梁

此種橫梁結構均勻簡單，拉延工藝較容易實現，壓料面一般情況下設置拉延筋。CAE分析時，把壓邊力調整到合適范圍內，就能得到減薄率和應力應變等分析指標合格的零件。然而，因為窄長形零件自身的特點，拉延輔助面在整個拉延工藝中所占面積的比例較高，造成此類型零件的材料利用率一般較低。批量生產時，如何提高材料利用率就顯得尤為重要。

工藝制定

下面，將汽車橫梁在拉延筋和拉延檻兩種工藝結構形式下分別進行CAE分析時所使用的料片尺寸，見圖8，圖9；輔助面的斷面結構尺寸見圖10，CAE分析結果見圖11、圖12。

圖8 拉延筋結構的料片尺寸

圖9 拉延檻結構的料片尺寸

圖10 兩種工藝結構的斷面對比

圖11 拉延筋結構的CAE結果

圖12 拉延檻結構的CAE結果

通過對比發現，拉延筋結構和拉延檻結構都能得到合格的CAE結果，不過相對于拉延筋結構，這種“階梯式”拉延檻結構更加緊湊，它不僅充分發揮了拉延檻的“阻料”作用，使分模線以內的材料得到充分拉深，而且其小巧的結構形式讓零件的板料在寬度方向上減少了30mm，在長度方向上減少了40mm，把材料利用率由43%提升到53.1%。

結果與討論

通常情況下，拉延檻在拉延過程中主要用于鎖定或者限制板料的流入，在形狀平緩、成形較淺的零件中應用較多。然而，通過拉延檻在輪罩內板拉延中的應用我們發現：對拉延檻的深度、寬度、側壁角度以及各部位圓角進行適當調整，再配合使用拉延筋和板料切角等常規工藝手段，在輪罩內板的拉延過程找到了開裂和起皺的平衡點，從而較成功地解決了輪罩內板法蘭邊嚴重起皺的問題。另外，把此種形式拉延檻的側壁改為豎壁，肩部R角減小到R3后應用于汽車橫梁的拉延中，不僅在最大程度上減少了板料的流入，使成形范圍內的板料得到了充分變形，而且因為其緊靠凸模，寬度只有8mm，較之拉延筋結構更加緊湊，使材料利用率提高了10%左右。

結束語

以上兩種零件已經實現批量生產。實踐證明，這種“階梯式”拉延檻在兩種形狀迥異的拉延件中的靈活應用，讓我們對拉延檻的功能有了更多的認識，它不僅能“鎖料”，增加進料阻力，提高材料利用率，而且在深拉延件中的“除皺”效果也很明顯，為類似零件的工藝制作提供了一點新思路。