一丶拉延模的型面設計

拉延模的型面設計包括:沖壓方向的選擇、工藝補充、壓料面的生成、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。下面我們就對這幾個方面逐一展開說明

1.沖壓模具的確定

所謂沖壓方向是指坯料在模具拉延過程中所受機床壓力的方向。選擇正確的沖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后各工序的方案。對于拉延模具而言，沖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，凸模和坯料的接觸面積要盡量大，接觸部位，應處于沖壓模具的中心。

(3) 壓料面各部位受力要均勻。

(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。

通常我們可以三維數模的重心位置設為原點，在Y軸和X-Z面上建立坐標系統，并以Y軸上的坐標方向為中心，旋轉X-2面上的坐標系統直到所有的曲面都和此方向不產生負角為止，則這個方向就是拉延方向。

下面我們以左右前輪罩為例，看一下其拉延工序沖壓方向的確定。如圖1、2所示，以Y軸上的坐標方向為中心，旋轉X-Z面上的坐標系統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，并且所有的曲面都和此方向不產生負角，可以確定此方向就是拉延的沖壓方向。

2.合理增加工藝補充

汽車沖壓件種類繁多，一些大型覆蓋件形狀復雜不規則，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于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，拉延以后要將工藝補充修掉，所以工藝補充也是工藝上必要的材料消耗。工藝補充面的形狀多半是復雜的空間曲面，不僅需要確定型面補充走向、型面補充范圍等，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，借助于曲面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) 盡量有利于刃口垂直修邊;

(3) 工藝補充部分應盡量少，提高材料利用率。

3.壓面料的設計

m壓料面是指凹模圓角半徑以外的那一部分。在確定壓料面形狀時要盡量降低拉延深度，使型面平緩。由于凸模對拉延坯料要有一定的拉伸作用，所以必須保證壓料面展開長度比凸模展開長度短，材料才能產生拉伸，如果壓料面展開長度比凸模長，拉伸時可能會形成波紋或起皺。壓料有兩種形式，一種是壓料面就是制件本身的凸緣面，這種壓料面的形狀是確定的，此時，當壓科面是制件本身的凸緣部分，凹模圓角R要根據具體情況確定，因為制件圓角半徑一般都比較小，直接作為凹模圓角半徑不利于拉伸必須加大才不會導致拉延時起皺或破裂。加大后的圓角可通過后序的整形干序來達到產品的要求另一種壓料面是由工藝補充部分組成的1對于這種壓料面，壓邊圈將拉延坯料壓緊在凹模上，壓料面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，壓料面形狀一般由平面、圓柱面、圓錐面等可展曲面組成。其中，平面壓料面不但有利于坯料成型，而且加工也容易，應盡量采用。

4.拉延筋的設置

沖壓件在拉延的過程中出現的問題主要是起皺開裂：為了解決這個問題必須設置拉延筋以增加進料阻力，調節材料的流動速度和進料的多少。拉延筋的數量及位置主要根據沖壓件的外形及拉延深度而定，拉延深度大的制件在直線部分-般要布置拉延筋，而在圓弧部位不設拉延筋;同- -零件各部位拉延深度相差較大時，在深的部位不設拉延筋，淺的部位需設拉延筋;在進料阻力小的部位設置拉延筋;在需要進料少的部位設置拉延筋;在容易起皺的部位設置拉延筋。拉延筋的方向一定要與拉伸坯料的材料流動方向相垂直。

5.工藝孔和工藝切口的布置

板料拉伸超過極限，會發生斷裂，因此設置工藝孔或工藝切口使板料易于流動。工藝孔和工藝切口主要是針對一些局部變形劇烈或存在反拉延的工件而采取的工藝手段,它必須分布在工藝補充上，在后序的修邊沖孔工序中能將它們修掉。工藝孔和工藝切口常設在拉應力最大的拐角處,且與局部凸起邊緣形狀相適應，以便材料合理流動。工藝.孔和工藝切口一般有兩種生成方法:一是在落料時沖出，它一般用于局部成形深度較淺的場合;另一種是在拉延的過程中切出，這是最常用的方法，在拉延的過程中開始使材料充分變形，然后切出工藝切口，利用材料的切向延伸使成形更深一些。外板件切口后的切屑會在工序件表面形.成斑點，所以工藝孔和工藝切口應盡量在落料模中切出，避免在拉伸模中切出。

6.凸、凹模圓角半徑的確定

凸、凹模圓角半徑的大小對于能否獲得理想的拉延制件起著很大的作用。大型覆蓋件拉延過程中常見的缺陷就是拉裂和起皺。當凸模圓角半徑過小時，拉延坯料的直壁部分與底部的過渡區的彎曲變形加大，使危險斷面的強度受到削弱:而當凹模圓角半徑較小時，坯料側壁傳力區的拉應力相應增大，這兩種情況都會使拉延系數增大，板料的變形阻力增加，從而引起總的拉延力的增加和模具壽命的降低。若凸模和凹模的圓角半徑過大，板料的變形阻力小，金屬的流動性好，但也會減小壓邊的有效面積，使制件容易起皺。因此確定凸、凹模半徑時必須與制件的變形特點、拉延筋及凸、凹模具圓角半徑的大小等因素綜合考慮。

7.定位形式的確定

在制定沖壓件的拉延工藝時，必須考慮到后面的工序.要有好的定位方式，以確保制件的表面不產生損傷,尺寸精度不受影響等。常見的定位形式主要有三種方式:

(1) 面定位，它主要是利用工件的內外表面形狀來實現定位，外覆蓋件大多采用這種定位方式。

(2) 孔定位，它一般是利用制件.上的孔或者工藝孔來實現定位，它要求孔的間距要盡可能地遠，內部結構件大多采用這種定位方式。

(3) 孔面結合定位，就是利用制件的表面形狀和工藝孔相結合的定位形式，很多制件由于形狀復雜采用此種定位方式

總結：

拉延模型面設計的優劣直接影響到產品是否能夠順利成型、成型質量的優劣，及產品調試周期的長短等等。現在，隨著計算機技術的發展，Catia、 UG、AUTOform 等軟件已經在模具設計中得到廣泛的應用。這些軟件的應用，使得設計人員可以結合自己的經驗直接在計算機上設計出產品的型面，并使用AUTOform對設計出的型面進行拉伸過程的模擬，結合模擬的情形，反過來優化產品的型面設計,得到最優的產品型面。本文通過對拉延工藝設計中需要注意的問題進行了詳細的分析，對拉延模模具的設計具有很好的指導作用。