汽車外覆蓋件DL設(shè)計(jì)方法-1

1、繪制汽車車身覆蓋件沖壓綜合工序圖DL圖的方法 -1- 汽車車身覆蓋件均系復(fù)雜的雙曲面殼形薄鋼鈑件?，F(xiàn)代汽車外形日趨流暢和飽滿，藝術(shù)性變換頻繁，都給車身覆蓋件沖壓成形帶來難度?，F(xiàn)代汽車行駛速度愈來愈高，對(duì)車身覆蓋件的成形尺寸精度要求也愈來愈高，更加增加了車身覆蓋件沖壓成形的難度。 沖壓成形汽車車身覆蓋件是采用壓力機(jī)上安裝大型沖模，通過沖裁展開料，拉延成形，修邊沖孔，翻邊整形等程序沖壓而成。如何處置各道程序的成形內(nèi)容，以及所采取的方式方法，是成形合格的車身覆蓋件的關(guān)鍵。我們把這一工程稱為它們的綜合工序圖(DL圖)或工法圖或加工要領(lǐng)圖的設(shè)計(jì)。DL 圖或工法圖或加工要領(lǐng)圖是大型沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

2、，這個(gè)目標(biāo)出現(xiàn)差錯(cuò), 大型沖摸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)再完善也多半會(huì)報(bào)廢重來。 汽車車身覆蓋件的成形方法是沿用了階梯式矩盒形件拉延成形的變形理論基礎(chǔ)，再演變發(fā)展而成的一種獨(dú)特的成形方法。 a)車門內(nèi)板拉延件 b)階梯式矩盒形拉延件 (圖一)拉延件的對(duì)照圖 如(圖一) 所示,a為車門內(nèi)板,b為階梯式矩盒形件。將車門內(nèi)板附加工藝補(bǔ)充面之后, 就變成了一個(gè)可拉延成形的沖壓件,它與矩盒形拉延件多么相似。圖中A和a同屬于圓筒形拉延件圓筒壁的拉延變形區(qū);B和b也同屬于直邊部拉彎之彎曲變形區(qū),都屬于類同的塑性變形方法。如(圖一)所示,C和c也同是階梯形狀，變形性質(zhì)也是類同的。無任工藝補(bǔ)充面如何變換，其拉延成形的基本點(diǎn)並沒有

3、甚么多大的改變。 (圖一)a）還說明，任何汽車車身覆蓋件均可以通過增加工藝補(bǔ)充面的方法演變成拉延制件，而覆蓋件的主體雙曲面形狀均是在拉延模內(nèi)一次拉延成形的，只有這樣才能獲得準(zhǔn)確形狀的覆蓋件。因而拉延成形制件是覆蓋件成形的主體，也是覆蓋件成形成敗的關(guān)鍵。 滿足汽車車身設(shè)計(jì)要求的覆蓋件，往往不可能是理想的拉延制件，但是通過某些形狀的變換之后，就成為了較理想的拉延制件了。這些變換應(yīng)該在后續(xù)的工序工程中再成形回復(fù)為覆蓋件，而再成形時(shí)不僅成形形狀準(zhǔn)確，還要不再使已成形好的覆蓋件主體形狀發(fā)生意外變形。具體的變換內(nèi)容如下：（1） 關(guān)于覆蓋件上的孔洞：在拉延制件上，孔洞一般都要事先堵補(bǔ)起來，待拉延成形之后，在

4、事后的工序工程中再?zèng)_出。如果事先就有孔洞存在，拉延過程中必將在孔洞處出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，造成制件拉破而導(dǎo)致拉延成形失敗。但是某些大的窗洞和門洞，又不宜都堵補(bǔ)起來，它還可以被拉延成形所借用。例如：1 門框洞： 如(圖二) 所示，我們?nèi)粢验T洞堵補(bǔ)起來，則在拉延過程中產(chǎn)生拉延和反拉延，在 變 2 形 過程中要產(chǎn)生這么大的塑性流動(dòng)變形量幾乎是不可能的。若我們像(圖二 )那樣,事先 (圖二) 汽車車身側(cè)圍門框拉延模結(jié)構(gòu)圖開一個(gè)比門洞小一點(diǎn)的工藝孔,內(nèi)外壓緊板料進(jìn)行拉延,則門框即可順利拉延成功。這種工藝的實(shí)現(xiàn)還歸功于摸具結(jié)構(gòu)采用了液氮?dú)飧?，因?yàn)樗凶銐虻膲哼吜頋M足成形工藝的要求。2 窗框洞: 如(圖三

5、) 所示,我們?nèi)粢汛岸炊卵a(bǔ)起來, 在拉延過程中同樣產(chǎn)生塑性流動(dòng)變形量過大的拉延和反拉延現(xiàn)象。我們只好在拉延窗包時(shí)，先沖切口，再繼續(xù)拉延窗包，則門的 (圖三)車門外板拉延模結(jié)構(gòu)圖 窗框才可拉延成功。（2） 關(guān)于阻礙拉延成形的翻邊： 例如(圖四)的前輪翼外板，它的A處和B處都有一個(gè)倒鉤邊和一個(gè)垂直邊。這些邊是 3 不可能在拉延制件里一次拉延成形的。我們對(duì)這些邊就要作一些有利于拉延成形的變換， (圖四) 前輪翼外板拉延制件草圖像(圖四)中點(diǎn)劃線所示。這種變換要求修邊之后通過翻邊或斜契翻邊而成形。并且不再引起前輪翼外板主曲面發(fā)生意外變形。 由于輪廓線A和輪廓線B都不可能是直線，而且多辦會(huì)是曲線。如果

6、是凸曲線，翻邊的變形邊會(huì)使鋼板產(chǎn)生壓縮變形；如果是凹曲線，翻邊的變形邊會(huì)使鋼板產(chǎn)生拉伸變形。這些變形均是由彈性變形和塑性變形所組成，其中彈性變形將會(huì)產(chǎn)生殘留的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力會(huì)使原來拉延變形好的主曲面重又發(fā)生意外變形，喪失了主曲面的尺寸精度。因此，我們一方面設(shè)法減小這種內(nèi)應(yīng)力（即把一部分翻邊變形高度移致拉延變形之中，減小翻邊變形的翻邊高度，也就是減小翻邊變形量，減小了這種內(nèi)應(yīng)力），我們另一方面可以在拉延變形中將要發(fā)生翻邊變形的曲面有意變換成波浪曲面（即它在翻邊時(shí)也會(huì)減小拉伸變形量，減小了這種內(nèi)應(yīng)力），我們另一方面還可以通過翻邊模凹模塊模口高低形狀的變化將集中的內(nèi)應(yīng)力擴(kuò)散開來，都會(huì)同樣得到減小

7、內(nèi)應(yīng)力減小意外變形的效果。后面我們還要詳細(xì)敘述這一要點(diǎn)。（3） 關(guān)于反拉延包的應(yīng)用： 例如(圖五)的側(cè)圍外板，它在a和b處有明顯的臺(tái)階，如果像a那樣不作任何處理， (圖五)乘用車（面包車）側(cè)圍外板拉延制件草圖 4 階梯處的皺紋不可避免；如果像b那樣在工藝面上增設(shè)一個(gè)反拉延包，則皺紋就不會(huì)發(fā)生。反拉延包的處置方式很多，后面還要詳細(xì)闡述。 綜合上述，我們把覆蓋件轉(zhuǎn)換成拉延制件，就是綜合工序圖(DL圖)工程設(shè)計(jì)的重中之重。我們?nèi)绾蔚玫絻?yōu)良的拉延制件呢？我們將從它的塑性變形的理論基礎(chǔ)，它沿用的變形準(zhǔn)則，“補(bǔ)充工藝壓料面型面”的建立與要點(diǎn)，和它的變形程度的校核等方面來闡述它的成形（或稱變形）的設(shè)計(jì)規(guī)律。

8、一, 塑性變形的理論基礎(chǔ) 覆蓋件在拉延模具里拉伸時(shí)，板材包絡(luò)凸模表面的每一點(diǎn)都應(yīng)該承受雙軸向拉伸應(yīng)力，例如（圖六）中的c點(diǎn)，c就應(yīng)該是雙軸向拉伸應(yīng)力。它由如下應(yīng)力所組成： （圖六）拉延件各部位的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)圖c=v+m 式中：v由于拉延變形而產(chǎn)生的法向拉伸應(yīng)力；m由于壓邊圈和凹模夾緊而產(chǎn)生的磨擦阻力之應(yīng)力。v=2Kabkgds 式中： K塑性常量；a 材料與凹?？诮佑|的一點(diǎn)；b 鈑材毛坯材料邊緣上的一點(diǎn)；kg通過a，b點(diǎn)滑移線的短程曲率；ds滑移線微元。 m=q.F/s.t 式中： q _單位面積上的壓邊力; F_壓邊面積; S凹?？谥荛L； t材料厚度。 5 拉伸應(yīng)力c 應(yīng)該大于材料的屈服強(qiáng)度

9、，同時(shí)還應(yīng)小于材料的強(qiáng)度極限，這樣才能產(chǎn)生較好的塑性變形。若c小于屈服強(qiáng)度，c點(diǎn)的鈑材只能產(chǎn)生彈性變形，易于出現(xiàn)回彈現(xiàn)象；若c大于強(qiáng)度極限，c點(diǎn)的鈑材就要出現(xiàn)破裂。在決定拉延制件的工藝面（工藝補(bǔ)充形狀）時(shí)，就應(yīng)該使c達(dá)到理想的塑性狀態(tài)。 例如（圖七）所示的車門外護(hù)板，覆蓋件曲面已構(gòu)成雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，但是如何使 （圖七）車門外板拉延分析圖：a材料與凹?？诮佑|的一點(diǎn)；b鈑材毛坯材料邊緣上的一點(diǎn)； c 凸模起始接觸毛坯材料的一點(diǎn)；h材料塑性流動(dòng)變形所形成的拉延深度； J鈑材在壓邊圈夾緊后凸模尚未拉延時(shí)起始位置；l壓邊面寬度。凸模接觸毛坯材料的各點(diǎn)都處于雙軸向拉伸應(yīng)力c，達(dá)到良好的塑性狀態(tài)呢？我們

10、常常采用以下一些方法：（1） 選擇合適ab間的距離尺寸，使拉延變形過程中所產(chǎn)生的變形阻力v達(dá)至c，形成c大于屈服強(qiáng)度，并且小于強(qiáng)度極限。它還必須是雙軸向的面拉伸應(yīng)力狀態(tài)，所有凸模接觸毛坯材料的點(diǎn)都應(yīng)該是如此。其一：就是選擇好拉延展開料，展開料的選擇除了符合拉延制件構(gòu)成的尺寸之外，還得考慮它是否產(chǎn)生了足夠的變形阻力v(或c),使包絡(luò)凸模表面的各點(diǎn)c均達(dá)到屈服強(qiáng)度狀態(tài),從而形成永久變形。增大展開料來滿足塑性變形要求的方法是不經(jīng)濟(jì)的，也是不適合采用的。其二：就是選擇好拉延深度h，它不僅決定了ab間的距離尺寸，使起始拉延所產(chǎn)生的變形阻力v(或c)足夠，而且還能使拉延過程中任何時(shí)刻產(chǎn)生的變形阻力v(或c

11、)都足夠。 h值沿凹模口一週是可以變化的，由此決定了工藝壓料面的形狀，例如（圖八）所示。 a）較正確的工藝壓料面 b）不適合的工藝壓料面 （圖八）載重車前翼子板拉延工藝分析圖 6 圖中a）所描述的h是變化的，壓料面比凸模面平坦，起始拉延時(shí)凸模接觸毛坯材料于c點(diǎn)，爾后凸模向下拉伸均是向四周擴(kuò)展，鈑材包絡(luò)凸模上的每個(gè)點(diǎn)都會(huì)受到雙軸向拉伸變形。因而能夠獲得光潔的拉延制件。圖中b）所描述的h是不變化的（或是覆蓋件自身的形狀），此時(shí)凸模面比壓料面平坦，起始拉延時(shí)凸模接觸毛坯材料于c1和c2兩點(diǎn)，爾后凸模向下拉伸，c1和c2兩點(diǎn)間內(nèi)就會(huì)形成多余的材料，成形到最后鈑材必將受到壓縮變形而產(chǎn)生折皺，達(dá)不到光潔拉

12、延的效果。 （2）選擇合適的壓邊力，使壓邊圈和凹模夾緊而產(chǎn)生的摩擦阻力之應(yīng)力m達(dá)至c，形成c大于屈服強(qiáng)度，并且小于強(qiáng)度極限。它也必須是雙軸向的面拉伸應(yīng)力狀態(tài)，所有凸模接觸毛坯材料的點(diǎn)都應(yīng)該是如此。如果當(dāng)展開料已滿足拉延制件構(gòu)成的尺寸時(shí)，v產(chǎn)生的變形阻力還不能使c進(jìn)入屈服強(qiáng)度狀態(tài)時(shí)，若增大m，使v+m產(chǎn)生的變形阻力讓c達(dá)到屈服狀態(tài)，也能實(shí)現(xiàn)良好的永久變形。人們由此常常選擇雙動(dòng)壓力機(jī)加大外滑塊壓力來處理的一個(gè)緣由。這樣也節(jié)約了鈑材消耗，因而是經(jīng)濟(jì)的。 通過滑移線增量理論計(jì)算v，并轉(zhuǎn)換算出拉延深度h值是十分繁雜的。因此h值的確定有時(shí)侯常常依靠經(jīng)驗(yàn)來決定，仍然缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性。后來有人推出了“成形度

13、”這個(gè)概念，對(duì)快速?zèng)Q定h值有幫助。 （圖九）“成形度”分析圖：I壓料面寬度；h工藝補(bǔ)充面增加的拉延深度；L1覆蓋件產(chǎn)品截面長度；b拉延筋到凹?？诘木嚯x；L1坯料變形后的尺寸；L0為坯料變形前的尺寸。 如（圖九）所示，為拉延制件某一個(gè)截面圖。其中L0為坯料變形前的尺寸，L1為坯料變形后的尺寸。L1L0，它是由鈑材延伸變薄或鈑材在拉延過程中塑性流動(dòng)的兩種變形所構(gòu)成，我們把前者稱為脹形度，把后者稱為拉延度，如是求得平均成形度Pd如下： L1- L0 LPd = = = + L0 L0 式中：為脹形度；為拉延度；Pd為平均成形度； L為鈑材在該截面變形后與變形前的實(shí)際增長量。 實(shí)際上，截面上各點(diǎn)（或各

14、個(gè)區(qū)域）的變形程度是不一樣的,但是平均起來就是Pd。工藝補(bǔ)充值 b+h的大小就決定了工藝補(bǔ)充面的型面尺寸，也決定了覆蓋件在這個(gè)截面的變形性質(zhì)，它可以是純漲形的變形，也可以是純漲形變形+拉伸產(chǎn)生的塑性流動(dòng)變形。所以Pd成形度的大小可以近視表達(dá)拉延制件變形程度的大小，由此拉延制件工藝補(bǔ)充面大小決定了它的成形方式和結(jié)果。 （L+2h+2b）-（L+2b） 2h Pd = = 100% L + 2b L + 2b （ L + 2h ） Pd 7 h = 2 由此，拉延制件某一個(gè)截面選擇了某個(gè)Pd，也就決定了這個(gè)截面的h值。并且顯示了它的變形性質(zhì)如（表一）。 （表一）拉延成形度說明的成形性質(zhì) Pd 成

15、形 性 質(zhì) h 2%漲形變形以彈性變形為主, 難以獲得良好的固定形狀。 >5%不能完全依靠漲形變形，還需增加工藝補(bǔ)充面采用一部分拉伸變形。 9mm 梯度5%在50-100mm間距的兩個(gè)截面上的成形梯度>5%時(shí)易產(chǎn)生皺紋。>10%-20%只用漲形變形是困難的，必需使用拉伸法。 16.5-33mm 30%如以破裂為限度，Pd平均值>30%成形屬于危險(xiǎn)。 40%如以破裂為限度，某處Pd最大值>40%成形屬于危險(xiǎn)。 上述理論分析，是針對(duì)著拉延制件在其拉延模凹?？诘妮喞螤顬橹本€邊或大曲率邊的情況下發(fā)生的變形而言，例如（圖一）中的b處或c處。但是拉延制件在其拉延模凹模口的輪

16、廓形狀有時(shí)也會(huì)為小曲率邊的情況，例如（圖一）中的a處。在這個(gè)變形區(qū)域的變形性質(zhì)更多地接近園筒形拉延件在其筒壁的變形狀況，與矩盒形拉延件在其角部的變形狀況差不多，例如（圖一）中的A處所示，該處也是拉延制件變形量比較大或比較集中的區(qū)域，也常常是拉延制件最容易產(chǎn)生破裂之處，此處的拉延深度h必需仿照矩盒形拉延件的角筒形拉延系數(shù)m1，通過計(jì)算來決定，只有這樣破裂才不會(huì)法生。 （圖十）乘用車側(cè)圍鈑拉延效果分析圖 例如（圖十）所示的乘用車側(cè)圍鈑，在x-z平面R1R2R3，在y-z平面R6R5R4，（R為曲率半徑），也就是說，中間部位的有效拉延深度h最大，直邊部位的有效拉延深度h次之，角部位的有效拉延深度h最

17、小。這樣才能使起始拉延時(shí)凸模接觸毛坯材料于中間部位，爾后凸模向下拉伸均是向四周擴(kuò)展，最后到達(dá)角部，実現(xiàn)鈑材包絡(luò)凸模上的每個(gè)點(diǎn)都會(huì)受到雙軸向拉伸變形。這就是光潔拉延的變形理論之一。之二是必須產(chǎn)生塑性變形。 （圖十）所示的拉延制件，r處為凹?？谳喞∏蔬吿?，或稱角部。r為角筒半徑，R為角部拉延后的凸緣半徑，D為角部展開料的半徑，h為角筒深度，W為拉延制件寬度，則拉延系數(shù)m1： m1 = r / D 8 但是m1必須大于（表二）所列舉的m1的許可值。否則即會(huì)產(chǎn)生破裂。 （表二）拉延系數(shù)m1的許可值 t為鈑材厚度, 強(qiáng)度極限B=28-42kg/mm2以下 我們也可以用（表三）來判斷角筒部位的值是否可

18、以一次拉延成功，以及與直邊（或大曲率邊）的寬度的相對(duì)關(guān)系。 （表三）角筒部位的許可值 A為小曲率邊曲率比較小時(shí)能一次拉延的條件，小曲率邊部轉(zhuǎn)流入大曲率邊部（或直邊部）的鈑材比較少。 B為小曲率邊曲率稍大時(shí)能一次拉延的條件，小曲率邊部有一部份鈑材大曲率邊部（或直邊部）。 C為小曲率邊曲率比較大時(shí)能一次拉延的條件，小曲率邊部與大曲率邊部（或直邊部） 9 的鈑材塑性流動(dòng)變形相互影響比較大。 綜合以上理論分析，我們大致可以初步得到拉延制件工藝補(bǔ)充形狀較為合適的拉延深度h值，以及相關(guān)的幾何尺寸，為拉延制件的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 從（圖六）所示，拉延制件在拉伸變形時(shí)，由于拉延制件形狀的構(gòu)成，其他部位不可能都是

19、（圖六）中c處的變形狀態(tài)，其他部位的變形狀態(tài)由于形狀的原因而產(chǎn)生的變形受力情況不完全相同，也會(huì)不同于c處的變形狀態(tài)。例如：凸模側(cè)面，它承受的是單軸向拉伸應(yīng)力，或以拉伸軸向應(yīng)力為主另一軸向壓縮應(yīng)力為次（相對(duì)很?。?，由此形成單軸向拉伸的變形狀態(tài)。又例如：壓料面上，它承受的是雙軸向壓縮應(yīng)力，由此形成雙軸向壓縮的變形狀態(tài)。組成車身外表面的覆蓋件，其表面形狀也是千姿百態(tài)，但是拉延成形時(shí)表面各處也都應(yīng)是（圖六）中c處的雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，這是我們設(shè)計(jì)其拉延制件要追求的目標(biāo)。對(duì)于某些覆蓋件的特定曲面也很難做到這一點(diǎn)，例如驕車的發(fā)動(dòng)機(jī)制蓋，如（圖十一）所示， a）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋之一 b）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋之二 （圖十一）發(fā)動(dòng)

20、機(jī)蓋拉延成形分析圖處在拉延成形過程中，始終難以獲得雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，即使在拉延成形過程中的后期，采取反拉延法也只能得到單軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，但是也能得到光潔拉延成形的表面，此時(shí)凹模A處接觸型面必須精細(xì)拋光。因此，我們必須針對(duì)拉延制件各個(gè)不同部位形狀的應(yīng)力狀態(tài)及塑性變形理論進(jìn)行分析，以便得到較理想的拉延成形結(jié)果。 車身覆蓋件在拉延模中的塑性變形應(yīng)該包涵以下四個(gè)方面的內(nèi)容：（1） 雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下的延伸變形或屈服狀態(tài)下的彎曲變形： 當(dāng)拉延模的壓邊圈夾持鈑材的工藝面后，凸模向下引伸鈑材時(shí)，凸模表面接觸鈑材的起始點(diǎn)（如圖十二中的A點(diǎn)之處）均應(yīng)承受雙軸向拉伸應(yīng)力，當(dāng)凸模繼續(xù)向下引伸時(shí)，凸 (圖十二）

21、商用車側(cè)頂蓋拉延工藝分析圖 10模表面再接觸鈑材的各個(gè)點(diǎn)位也均是承受雙軸向拉伸應(yīng)力，直至鈑材包絡(luò)凸模表面的各個(gè)點(diǎn)位。此時(shí)拉伸應(yīng)力應(yīng)足以使鈑材應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)以上和強(qiáng)度極限以下，并且發(fā)生塑性變形，使塑性變形含量大大超過彈性變形含量，則鈑材變形形狀將最大限度地吻合于凸模表面的形狀。 這種變形方式，應(yīng)是車身外覆蓋件外表面的主要變形方式，它不僅可以獲得光潔的雙曲 面表面，還可以獲得準(zhǔn)確的雙曲面尺寸。我們在設(shè)計(jì)拉延模工藝面時(shí)，應(yīng)千方百計(jì)地使車身外覆蓋件的外表面變形得到這個(gè)變形效果。 在凸模向下引伸的過程中，如果鈑材始終均處在雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下，這個(gè)效果最好。特別在變形應(yīng)力對(duì)稱平衡條件下，鈑材不會(huì)在凸模表

22、面產(chǎn)生滑移（或稱串逃），凸模表面也不會(huì)產(chǎn)生磨損，可以長期保持凸模表面準(zhǔn)確的曲面尺寸。如果在凸模向下引伸的過程中，有個(gè)別部位起始不是雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，而快要到達(dá)向下行程終了時(shí)才是雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，也能獲得光潔的覆蓋件表面，但是凸模表面會(huì)產(chǎn)生磨損，長時(shí)間或大批量使用模具成形時(shí)將會(huì)導(dǎo)致凸模表面尺寸的不準(zhǔn)確性，是不得以而為之，或者凸模采用耐磨材料和熱處理措施等，也可以定期反修凸模表面來保持凸模表面尺寸的準(zhǔn)確性。因此，這些部位最好是工藝補(bǔ)充面或是覆蓋件的車身內(nèi)表面處，這樣就可以不必采取措施了。 (圖十三) 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外扳拉延起始引伸的二種方案 T凸模在模具中心XZ平面的剖面輪廓線； Y1方案1的工藝壓

23、料面凹?？谳喞€； G1方案1的工藝壓料面夾緊板材時(shí)板材在模具中心XZ平面的剖面輪廓線； Y2方案2的工藝壓料面凹?？谳喞€； G2方案2的工藝壓料面夾緊板材時(shí)板材在模具中心XZ平面的剖面輪廓線； C方案1拉延時(shí)凸模起始接觸板材的點(diǎn)； a-b方案2拉延時(shí)凸模起始接觸板材的點(diǎn)。 （圖十三）是發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外扳拉延時(shí)起始引伸的二種方案：方案1凸模向下引伸的過程中，凸模起始接觸板材于c點(diǎn)，爾后凸模向下凸模接觸板材于c點(diǎn)四周，凸模繼續(xù)向下凸模接觸板材于c點(diǎn)四周繼續(xù)擴(kuò)大，直至板材包絡(luò)凸模整個(gè)表面，此時(shí)鈑材不會(huì)在凸模表面產(chǎn)生滑移（或稱串逃），是車身外覆蓋件最理想的拉延效果；方案2凸模向下引伸的過程中，凸模起始接

24、觸板材于a-b二點(diǎn)（a-b二點(diǎn)按YZ平面對(duì)稱），爾后凸模向下，a-b二點(diǎn)間，由于板材展開線長大于凸模表面展開線長，這時(shí)板材也要貼合凸模，此時(shí)鈑材原接觸凸模的a-b二點(diǎn)就要向外串逃，直至板材得到雙軸向拉伸使板材貼合凸模表面為止，然后出現(xiàn)板材包絡(luò)凸模整個(gè)表面，這是我們不稀望做的，也是不得以而為之的。如果a-b二點(diǎn)間板 11材與 凸模展開線長比差過大，板材不可能貼合凸模表面，就會(huì)出現(xiàn)板材皺紋，得不到光潔拉延的結(jié)果，這個(gè)方法不宜采取。方案1比方案2雖然增加了拉延深度，但是變形效果是非常好的。(2) 單軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下的延伸變形： 當(dāng)拉延模的壓邊圈與凹模夾持板材的工藝壓料面后，凸模向下引伸板材時(shí)，凸凹

25、模之間的板材起始是不貼合任何模具型面的，特別是凸模的側(cè)面，如（圖六）圖中凸模側(cè)面所指示，此時(shí)該部位的板材均承受單軸向拉伸應(yīng)力，當(dāng)拉伸應(yīng)力超過板材的屈服值時(shí)，即產(chǎn)生塑性變形。 又如（圖十四）中的B處所示，若是主方向承受拉伸應(yīng)力，次方向承受壓縮應(yīng)力，其拉伸變形量大大地大于壓縮變形量，則次方向的壓縮變形可以忽略不計(jì)，或者不再發(fā)生（根據(jù)流體流動(dòng)方向流速差異理論），此時(shí)板材也將獲得光潔拉延的變形效果。當(dāng)然，這種變形結(jié)果還是不能與雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下的延伸變形效果相等同。我們可以把這種變形方式置于拉延制件的工藝補(bǔ)充面上，或者置于覆蓋件的車身內(nèi)表面和接合面處。 (圖十四) 車門內(nèi)板的拉延成型面變形狀態(tài)分析圖

26、 例如（圖十四）所示的車門內(nèi)板，其圖中指示的B面（直邊處）均是承受單軸向拉伸應(yīng)力，并在這個(gè)應(yīng)力狀態(tài)下使其應(yīng)力超過板材的屈服值而達(dá)到的變形結(jié)果。 單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的變形應(yīng)力也應(yīng)是使鈑材應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)以上和強(qiáng)度極限以下，只有這樣才能得到穩(wěn)定的曲面形狀，使彈性變形視為最小。 同理：在屈服狀態(tài)下進(jìn)行彎曲變形也屬于著這類變形，因?yàn)檫@也是能夠產(chǎn)生永久性變形的一種方式。(3)鈑材的塑性流動(dòng)： （圖十四）中的C處，相當(dāng)于四分之一個(gè)園筒形沖壓件的形狀。此處的變形性質(zhì)也是與園筒形沖壓件的變形十分類似。園筒形沖壓件的拉延變形，其筒壁形狀的形成，就是因?yàn)樵诜ㄋ{(lán)凸緣處的鈑材承受了三軸向壓縮應(yīng)力的作用，當(dāng)應(yīng)力超過板材的屈

27、服值時(shí)，板材產(chǎn)生了塑性流動(dòng)變形，使法藍(lán)凸緣處的鈑材流向了筒壁處，我們把這一物理現(xiàn)象稱之為鈑材的塑性流動(dòng)變形。（圖十二）的C處也是如此，它們也都類似于矩盒形拉延件的角部，其變形狀態(tài)都與園筒形沖壓件的拉延變形相同。這種塑性變形效果也是非常好的，變形的形狀和尺寸也非常穩(wěn)定，幾乎不存在彈性變形量。 這種變形也只能是發(fā)生在覆蓋件的車身內(nèi)表面和接合面處，不宜發(fā)生在覆蓋件的車身外 12表面處。 （圖十五）SUV車身側(cè)圍外板拉延制件圖 有時(shí)不可避免地在覆蓋件的車身外表面發(fā)生單軸向拉伸的延伸變形和鈑材的塑性流動(dòng)這二種變形方式，例如（圖十五）所示的SUV車身側(cè)圍外板拉延制件，圖中B處和C處就是如此。此時(shí)最大的缺陷

28、就是模具對(duì)應(yīng)該處的凹模園角會(huì)劃傷拉延制件的板材表面，即產(chǎn)生沖擊線，降低了拉延制件的表面光潔度。為此必須采取以下三種措施：a，提高凹模園 （圖十六）載重車身后柱外板拉延制件橫切剖面拉延工藝方案分析圖角表面的材質(zhì)（例如堅(jiān)硬的鉻鍍層）和光潔度（金相拋光），加大凹模園角半徑（使凹模園角半徑擴(kuò)大至鈑材厚度的20倍以上），以求減輕沖擊線的痕跡，如（圖十六）A）所示；b，增設(shè)一個(gè)階梯，讓沖擊線移至工藝面上，盡量減少?zèng)_擊線劃傷覆蓋件的外表面面積，如（圖十六）B）所示；c，選擇合適的拉延方向，使車身外表面處于斜面，與拉延方向的夾角最好不要超過200，這樣既能得到光潔拉延又能減少?zèng)_擊線。此時(shí)不要讓車身內(nèi)表面處于拉

29、延的倒勾方向，否則還得采取過拉延和事后整形的措施（后面再詳術(shù)）。盡管采取了以上這些辦法，可能還不如人意，那么只好允許沖壓件成形后對(duì)覆蓋件該處外表面增加手工拋光的補(bǔ)救工藝。（4） 鈑材的延伸變?。?（圖十四）的D處是個(gè)反拉延包，它的變形也是處于雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下的變形， 13它唯不同于前者是它的永久變形完全是依靠鈑材的延伸變薄而獲得。 （圖十七）乘用車上側(cè)圍外護(hù)板拉延工藝分析圖 （圖十七）說明，依靠板材的延伸變薄來變形，就是將（圖十七）中標(biāo)注的L0長度范圍內(nèi)的板材延伸至L長度，因此這種變形會(huì)受到板材許可延伸率的限制，否則就會(huì)發(fā)生板材拉破的現(xiàn)象。我們可以采用如下的公式來核算： LL0 % <

30、; 0.75 L 式中：表示板材的延伸率。 當(dāng)覆蓋件的形狀不能滿足這個(gè)要求時(shí)，又必須采取這種變形方式，我們可以采取如下一些措施：1選擇延伸率比較高的板材，例如改換使用日本的SPCEN鋼板或我國寶鋼的ST16鋼板，等等。這些鋼板的許可延伸率值比較高；2在（圖十七）中，L0指示的長度范圍是當(dāng)R=0時(shí)的狀態(tài)下，如果我們加大園角半徑R，則： bb0 % 0.75 即可 b 式中: b表示包括R在內(nèi)的參入延伸變形的板材在該剖面的線長； b0表示兩個(gè)R中心間的板材在該剖面的直線距離。由此可以看出，加大園角半徑R也可以滿足這個(gè)變形要求，但是覆蓋件的形狀允許這個(gè)改變。3如果覆蓋件中有依靠板材延伸變薄來變形的反

31、包，其中部又有一個(gè)大孔時(shí)（例如車門內(nèi)護(hù)板的窗口孔），我們可以事先將覆蓋件反包依靠板材延伸變薄來變形一半，然后再在沖孔廢料部位沖出一個(gè)小一點(diǎn)的工藝孔，最后再用內(nèi)孔翻邊的工藝方法成型，取代不可能全靠板材延伸變薄的變形方法，例如（圖十八）a所示?；蛘哌€是用這個(gè)方法，僅僅不是在沖孔廢料部位沖出一個(gè)小一點(diǎn)的工藝孔，而是在沖孔廢料部位，當(dāng)反包延伸變薄成型到破裂之前，沖切出一個(gè)工藝切口，即可轉(zhuǎn)為內(nèi)孔翻邊的工藝方法繼續(xù)成型，由此減少了延伸變薄的變形量，最終獲取變形的成功，例如（圖十八）b所示。 14 （圖十八）車門內(nèi)板窗口反包拉延成形防止開裂的措施 a）覆蓋件圖 b）第一次拉延工序圖 c）第二次拉延工序圖.

32、. （ 圖十九）轎車車身后地板拉延成形工藝分析圖4如果覆蓋件中有依靠板材延伸變薄來成形的反包，其反包中部又沒有孔時(shí)，例 15如（圖十九）所示轎車車身后地板，它的形狀是由后座椅包和備胎包組成，二個(gè)包凸凹方向相反，每個(gè)包上都無大的孔洞。我們在制定拉延工藝方案時(shí)，若想一次拉延成形，達(dá)到（圖十九）c）所示的拉延制件，備胎包就得依靠板材延伸變薄來變形，這是不能滿足板材許可延伸率要求的，因此一次拉延成形不能成功。我們必需采用二次拉延成形，事先拉延成形備胎包這個(gè)反包，如（圖十九）b）所示，爾后再拉延成形后座椅包形成轎車車身后地板的拉延制件，形狀，最后得到良好的覆蓋件，如（圖十九）a）所示。這種方法應(yīng)用時(shí)，要

33、遵守一個(gè)規(guī)則，即第二次拉延成形時(shí)不許破壞第一次拉延已成形好的形狀。 綜合上述，覆蓋件拉延成形時(shí)，板材各部位以及變形過程中，變形應(yīng)力是不完全相同的，表現(xiàn)的應(yīng)變方式也不一樣，不同的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)有不同的塑性變形能力。雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下獲得拉伸應(yīng)變的塑性變形能力最差，三軸向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下獲得拉伸應(yīng)變的塑性變形能力最好。但是，雙軸向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下獲得光潔表面的效果最好，三軸向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下獲得光潔表面的效果最差。我們就是根據(jù)覆蓋件各個(gè)部分的不同要求，耒設(shè)計(jì)拉延制件的各個(gè)部分的不同形狀，使其在符合變形理論的基礎(chǔ)上，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠地得到高品質(zhì)的覆蓋件。覆蓋件的主體形狀是在拉延塑性變形狀態(tài)下完成的，完成的比

34、例越高越好，留給爾后翻邊整形的變形比例越少越好，因?yàn)楹竺娴淖冃味噢k是彈塑性變形狀態(tài)，事后會(huì)有彈性回復(fù)現(xiàn)象，常稱回彈，它會(huì)造成覆蓋件尺寸的過大偏差，導(dǎo)致拉延工序設(shè)計(jì)的失敗。 二，拉延制件塑性變形應(yīng)遵守的準(zhǔn)則 把覆蓋件變換成拉延制件（通過工藝設(shè)計(jì)），它認(rèn)定最理想的狀覆蓋件曲面形狀，應(yīng)該是一個(gè)球形曲面形狀，或稱圓鍋形狀，如（圖二十）所示。 （圖二十）由拉延塑性變形理論制定的最理想的覆蓋件曲面形狀 但是，車身外形是一個(gè)符合潮流的藝術(shù)曲面，分解致各個(gè)覆蓋件曲面形狀都不太可能立即像（圖二十）所示的最理想的狀覆蓋件曲面形狀。只有通過拉延制件的形狀設(shè)計(jì)，將其改造成符合以上規(guī)范化的形狀，即必須遵守以下的幾個(gè)準(zhǔn)則

35、：1， 避讓沖壓成形方向的倒鉤現(xiàn)象：（圖二十一）是轎車車身后行李廂蓋外板拉延制件的拉延方向選擇分析圖。從外形特征判定，根據(jù)以模具成形中心對(duì)稱兩端變形阻力相等的道理，我們好像要選擇（圖二十一）a）所示的沖壓成形方案。但是，后行李廂蓋外板上有一個(gè)牌照凹包，出現(xiàn)了沖壓成形方向的倒鉤現(xiàn)象，因此不可能在拉延時(shí)成形出這個(gè)牌照凹包，它的拉延方向選擇是不正確的。我們必須避讓沖壓成形方向的倒鉤現(xiàn)象，被迫選擇（圖二十一）b）所示的沖壓成形方案，將后行李廂蓋外板旋轉(zhuǎn)一個(gè)方向，使牌照凹包順從拉延沖壓方向，才可能在拉延時(shí)成形出來。此時(shí)，為了改善外形兩端變形阻力不相等的缺點(diǎn)，我們就要從工藝補(bǔ)充型面制作上耒 16 a）不正

36、確的拉延方向 b）正確的拉延方向 （圖二十一）轎車后行李廂蓋外板避讓沖壓成形方向倒鉤現(xiàn)象的實(shí)例 a拉延凹?？谳喞€；b拉延凸模周邊輪廓線；c工藝補(bǔ)充反包輪廓線；d覆蓋件修邊輪廓線；e覆蓋件翻邊輪廓線。求取平衡，如（圖二十一）b）所示。我們沿覆蓋件四周設(shè)立一圈工藝補(bǔ)充凸筋，變形阻力減小的那一端（有牌照凹包的一端）凸筋高一些，另一端凸筋低一些，直到外形兩端變形阻力相等。根據(jù)后行李廂蓋外板曲面的特征，我們可以讓四個(gè)邊部凸筋低一些使用拉延方法成形，讓四個(gè)角部凸筋高一些使用反拉延方法成形，但是，各處變形阻力應(yīng)該是相等的（即角部總的拉延深度小于邊部總的拉延深度），如（圖二十一）b）所示，同時(shí)各邊a輪廓線線

37、長小于c輪廓線線長, c輪廓線線長小于e輪廓線線長，使覆蓋件各個(gè)部位都是在承受雙軸向拉伸應(yīng)力,這樣才能得到良好的光潔拉延效果，得到優(yōu)良的外覆蓋件。2， 最大能量的吸收：（圖二十二）是商用車后側(cè)圍外板拉延工藝分析的一個(gè)實(shí)例，從外形特征判定，根據(jù)以模具成形中心對(duì)稱兩端變形阻力相等的道理，我們好像要選擇（圖二十二）a）所示的沖壓成形方案。但是，覆蓋件是由主型面A和型面B所組成，（圖二十二）a）所示的沖壓成形方案其主型面A是一個(gè)斜面，該型面是車身外表面，要求輪廓線清晰美觀，由于成形能量分流而不能獲得最大的能量，因而不易得到最大能量所形成的清晰美觀的輪廓線。（圖二十二）b）所示的沖壓成形方案，該覆蓋件其主型面A是處在沖壓成形方向的水平方位，屬于正法向，可以百分之百吸收壓力機(jī)沖壓成形的最大能量，使主型面A上的輪廓線清 17 a）不合適的拉延方向 b）較合適的拉延方向 （圖二十二）商用車后側(cè)圍外板拉延工藝分析圖晰美觀，因此，（圖二十二）b）所示的沖壓成形方案是較合適的或是正確的。二者