拉延工藝設計淺談
學術交流
作者：吳闖 王玲
【摘要】本文闡述了拉延工藝設計中所涉及到的衝壓方向的選擇，修邊線的確定，工藝補充型麵、壓料麵及拉延筋如何設置，凸凹模圓角半徑的設置，定位方式的選擇等，對拉延模具工藝設計具有普遍的指導意義。
【關鍵詞】拉延；工藝設計
1.前言
汽車車身衝壓件因其形狀複雜、材料薄、尺寸大、外覆蓋件表麵質量要求高等特點，相應的就要求其模具具有結構複雜、體積大、重量大、製造成本高、周期長等特點。在製造的過程中它們一般要經過落料、拉延、修邊衝孔、翻邊整形等多道工序才能完成。車身衝壓模具設計與製造是汽車行業“四大工藝”的源頭，同時也是最為關鍵的部分，而拉延模具的設計與製造就是衝壓模具設計與製造的重中之重了。
2.拉延模的型麵設計
拉延模的型麵設計包括：衝壓方向的選擇、工藝補充、壓料麵的生成、拉延筋的布置、工藝孔和工藝切口的布置、凸凹模圓角半徑的確定、定位形式的確定。下麵我們就對這幾個方麵逐一展開說明。
2.1 衝壓方向的確定
所謂衝壓方向是指坯料在模具拉延過程中所受機床壓力的方向。選擇正確的衝壓方向是確定拉伸方案首先遇到的問題，它不僅決定能否拉伸出滿意的工序件，而且影響到工藝補充部分的多少及拉伸後各工序的方案。對於拉延模具而言，衝壓方向的選擇應滿足以下原則：
（1）保證凸模能夠順利進入凹模，不應出現凸模接觸不到的部位。
（2）拉延開始時，凸模和坯料的接觸麵積要盡量大，接觸部位應處於衝壓模具的中心。
（3）壓料麵各部位受力要均勻。
（4）盡可能地減小拉延深度，且要使各部位的深度均勻，防止深度過深導致開裂。
通常我們可以把三維數模的重心位置設為原點，在Y軸和X-Z麵上建立坐標係統，並以Y軸上的坐標方向為中心，旋轉X-Z麵上的坐標係統直到所有的曲麵都和此方向不產生負角為止，則這個方向就是拉延方向。
下麵我們以左右前輪罩為例，看一下其拉延工序衝壓方向的確定。以Y軸上的坐標方向為中心，旋轉X-Z麵上的坐標係統5o時，能保證凸模能夠順利進入凹模，不會出現凸模接觸不到的部位，並且所有的曲麵都和此方向不產生負角，可以確定此方向就是拉延的衝壓方向。
2.2 合理增加工藝補充
汽車衝壓件種類繁多，一些大型覆蓋件形狀複雜不規則，結構不對稱，很難滿足拉延成形工藝的要求，合理增加工藝補充有利於改善拉延件的工藝性，提高拉延件的質量。工藝補充是拉延件不可缺少的部分，拉延以後要將工藝補充修掉，所以工藝補充也是工藝上必要的材料消耗。工藝補充麵的形狀多半是複雜的空間曲麵，不僅需要確定型麵補充走向、型麵補充範圍等，還需要描述其空間幾何形狀，是一個涉及邊界條件以確保成形順利實現的創造性過程。目前這一問題的解決主要依靠個人經驗，通過對零件幾何的定性分析來確定，借助於曲麵造型功能軟件來完成。設計拉伸件工藝補充時還應遵循以下的設計原則：
（1）使拉伸深度盡量淺；
（2）盡量有利於刃口垂直修邊；
（3）工藝補充部分應盡量小，提高材料利用率。
2.3 壓料麵的設計
壓料麵是指凹模圓角半徑以外的那一部分。在確定壓料麵形狀時要盡量降低拉延深度，使型麵平緩。由於凸模對拉延坯料要有一定的拉伸作用，所以必須保證壓料麵展開長度比凸模展開長度短，材料才能產生拉伸，如果壓料麵展開長度比凸模長，拉伸時可能會形成波紋或起皺。壓料有兩種形式，一種是壓料麵就是製件本身的凸緣麵，這種壓料麵的形狀是確定的，此時，當壓料麵是製件本身的凸緣部分，凹模圓角R要根據具體情況確定，因為製件圓角半徑一般都比較小，直接作為凹模圓角半徑不利於拉伸，必須加大才不會導致拉延時起皺或破裂。加大後的圓角可通過後序的整形工序來達到產品的要求另一種壓料麵是由工藝補充部分組成的，對於這種壓料麵，壓邊圈將拉延坯料壓緊在凹模上，壓料麵不應產生褶皺和裂痕，從而保證凸模對拉延毛坯的拉延，否則在拉延的過程中會形成波紋和褶皺，甚至產生開裂。由此可見，壓料麵形狀一般由平麵、圓柱麵、圓錐麵等可展曲麵組成。其中，平麵壓料麵不但有利於坯料成型，而且加工也容易，應盡量采用。