冲压拉延模调试方法（拉延筋在冲压成形中的作用和布置原则）
冲压拉延模调试方法（拉延筋在冲压成形中的作用和布置原则）筋的剖面是凸字形状，适用于胀成形的浅拉延类零件（板料流动较少），如发罩外板、四门外板等零件。⑴方筋本文将对拉延筋的作用及其布置原则进行较为详细的介绍，并列举我公司两款车型的模具，对于拉延筋设置不合理出现的问题以及解决方法，希望可以给大家提供参考和借鉴。拉延筋可以分为方筋、圆筋、槛筋三类，如图1所示，其中圆筋在使用时，为了控制走料，局部位置常使用双筋。图1 拉延筋的分类
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文／王朋·一汽-大众汽车有限公司成都分公司
对于拉延成形工艺来说，拉延筋在防止板料起皱和拉裂方面起着至关重要的作用。合理设置拉延筋，不但能提高拉延模具的稳定性，降低废品率，而且还可以保证制件成形的刚性，提高板料的利用率。
一般来说，设置拉延筋的阻断力小于实际需要的拉力时，无法有效地控制材料的流动，板料很容易出现起皱，且制件的塑性变形不充分，刚性比较差，外板件容易出现暗坑、波浪等表面缺陷。而当拉延筋的阻断力大于实际需要的拉力时，虽然可以有效地控制起皱，但是制件缩颈/开裂的风险会增加，同时板料和拉延筋的摩擦力也会增大，从而影响模具的使用寿命和制件的成形质量。
本文将对拉延筋的作用及其布置原则进行较为详细的介绍，并列举我公司两款车型的模具，对于拉延筋设置不合理出现的问题以及解决方法，希望可以给大家提供参考和借鉴。
拉延筋分类及适用范围拉延筋可以分为方筋、圆筋、槛筋三类，如图1所示，其中圆筋在使用时，为了控制走料，局部位置常使用双筋。
图1 拉延筋的分类
⑴方筋
筋的剖面是凸字形状，适用于胀成形的浅拉延类零件（板料流动较少），如发罩外板、四门外板等零件。
⑵圆筋
筋的剖面是半圆弧形状，适用于深拉延件和变形复杂成形困难的零件（板料流动较多），如侧围、四门内板、行李厢内/外板等零件。局部位置需要少走料的区域可以采用双拉延筋，设计原则为内筋高、外筋低，双筋之间的距离一般保持在25 ～40mm。
⑶槛筋
筋的剖面形状类似门槛，适用于板料较厚的高强度钢板类结构零件（板料基本不流动），如前纵梁、后纵梁、前挡板、横梁等零件。
拉延筋作用及应用案例作用
⑴可以增大板料流动时的阻力，如图2 所示。
⑵能够调节板料流动过程中不同位置阻力的分布。
⑶加剧板料的塑性变形，减小回弹，提高制件拉延成形以后的刚性。
⑷降低对压料面的磨损，提高模具的使用寿命。
⑸拉延筋外侧已经起皱的板料在通过拉延筋时，能够在一定程度上得到矫平。
⑹可以在一定范围内节约板料成本。
图2 拉延筋阻力示意图
案例：侧围外板C 柱腰线位置暗坑问题⑴问题描述。
该车型侧围外板模具在前期调试时，由于C 柱腰线位置的暗坑缺陷，单件Audit 评审时扣B 类项，此问题为必须消除项，缺陷状态如图3 所示。
图3 制件缺陷状态
⑵原因分析。
使用AutoForm 模拟软件对拉延成形进行模拟分析发现，该位置在拉延成形时不充分，拉延后制件存在浅坑，见图4(a)。从模具设计上分析，制件缺陷位置未设置拉延筋，见图4(b)，单靠压料面无法提供制件成形所需要的阻料力，导致板料塑性变形不充分，后续整形后回弹造成暗坑加深。
图4 拉延成形缺陷
⑶整改措施。
1)根据门洞内板料的流动情况，确认需增加拉延筋的设置位置，一般要求成形以后板料距离拉延筋10 ～15mm。
2)对划定拉延筋的位置进行打坡口，做烧焊前准备工作，一般坡口深度要求与拉延筋的高度一致。
3)焊接时，为了保证焊条与模具母材的结合性以及拉延筋的硬度，一般使用MH-100S 焊条进行铺底，然后使用EA600W 焊条。
4)筋的高度设置，按照略高于相接位置拉延筋的高度进行预留。
5)拉延筋研修完毕以后，根据拉延筋的位置确认对应筋槽的位置，并进行开槽，后续筋槽R 角需要进行淬火处理，硬度要求达到55HRC 以上，如图5所示。
图5 拉延筋设置、研修、调试
⑷总结。
侧围外板类模具，后门洞内对应的腰线位置呈喇叭口形状，若不设置拉延筋，压料面的阻料力无法有效的保证板料塑性变形充分，制件在后续整形时，由于回弹会出现暗坑缺陷，若单靠压料面的阻力进行强压，则会造成制件拉毛问题。此案例主要介绍此类问题的产生原因和解决方法。
⑸推广。
在一汽-大众另一车型VW253 的模具中，拉延模拟时同样出现塑性变形不充分的问题，已经提前要求增加拉延筋，避免同类问题再次发生，如图6 所示。
图6 VW253 车型模拟时拉延成形不充分
拉延筋布置原则及案例分析布置原则
⑴为确保拉延件成形所需要的拉延筋阻力，在开始设计时应将拉延筋高度取得相对大一些，给后续模具调试做好预留量，避免由于高度不够造成烧焊问题，原则为保证制件不起皱（模具调试时，首先在保证制件不起皱的情况下，再对局部缩颈位置的拉延筋高度进行调整）。
⑵为保证冲压件尺寸和表面质量稳定，需要设置较大的拉延筋阻力来提高冲压件的尺寸精度和刚度时，筋的高度应取得大一些，拉延筋和筋槽半径应取得小一些。但半径过小时，会造成拉延件表面刮锌皮严重，增加制件返修和擦模时间。一般来说，筋和筋槽R 角应不小于R2，同时，筋的高度可以适当加大，用以补偿因增大筋槽的圆角半径而引起的拉延筋阻力损失。
⑶为提高拉延筋的使用寿命，减少制件生产过程中出现的拉毛和积屑瘤问题，要求拉延筋和筋槽表面光顺、无棱角，且需要进行淬火处理，一般要求淬火硬度不低于55HRC。
⑷针对深拉延和成形困难的拉延模，钢板件和铝板件，拉延筋的宽度要求为钢件10mm，铝件12mm，筋高要求为钢件5mm，铝件6mm。拉延筋设计尺寸参数见表1。
表1 拉延筋设计尺寸参数(mm)
⑸布置拉延筋的时候，考虑到模具制造及后续维修的方便性和板料在下模定位的可靠性，拉延筋一般设置在上模压料面上，拉延筋槽设置在下模压边圈的对应位置。
⑹在材料容易流动的部位要多设置拉延筋，目的是防止板料成形不充分，制件起皱和回弹后造成暗坑缺陷；而在材料流动困难的部位（如门内板A/B 柱与门槛位置相交的区域）一般不加或少加拉延筋，目的是防止制件出现缩颈和开裂问题。利用拉延筋的数量、形状和大小来调节不同位置处材料的流动阻力，保证拉延成形稳定。
⑺在设置多道拉延筋的部位，如果拉延筋的高度需要变化时，可以由模腔内侧向外逐渐减低(我们常说的“内高外低”原则)。
⑻拉延筋设置时一定要保证与板料流动方向垂直，并且必须垂直于水平面，不能垂直于压料面，如图7 所示。
图7 拉延筋设置方向
案例分析：翼子板拉延筋刮锌皮和制件开裂问题
⑴问题描述。
该车型翼子板模具在生产时，OP20 拉延件拉延筋刮锌皮(图8)和制件开裂问题严重(图9)，产生大量的停台时间(图10)和废/返品零件(图11)。
图8 拉延筋刮锌皮问题
图9 制件开裂问题
图10 模具停台时间统计
图11 制件返修率统计
⑵原因分析。
拉延筋高度设置不合理，局部位置拉延筋高度超高，达到11mm。在成形刚开始时，拉延筋与板料就接触过早，导致筋外侧板料起皱，成形中/后期板料在流入拉延筋时阻力增大，出现刮锌皮和制件开裂问题。
拉延筋设置时未垂直于水平面，而垂直于压料面，板料流动时拉延筋与筋槽形成夹角，导致板料在流入过程中阻力增大出现刮锌皮和制件开裂的问题。
⑶整改措施。
模具工作时，拉延筋与板料接触过程中，各区域板料变化情况，如图12 所示。
图12 拉延筋接触过程中各区域板料变化情况
参照拉延筋高度设计标准，结合板料刚开始成形的起皱情况，对局部起皱位置的拉延筋高度进行优化降低，如图13 所示。
图13 起皱区域拉延筋高度优化过程
研修增大拉延筋槽侧壁间隙和R 角，减小拉延筋与筋槽之间的夹角，并重新优化压料面着色，如图14 所示。
图14 拉延筋槽和压料面研修过程
⑷总结。
如翼子板类外板件深拉延模具，在设置拉延筋时，一定要考虑拉延筋的高度和拉延筋与压料面的角度问题。在保证拉延筋与水平面垂直的前提下，模具转角位置和板料流动较难的位置可以不设拉延筋，而是设置非封闭的开口形或按照最低标准设置拉延筋。
结束语综上所述，拉延筋在冲压成形过程中起着非常重要的作用，合理设置拉延筋，能够在较大程度上减小板料在拉延成形过程中出现如刮锌皮、起皱、缩颈和开裂等问题，减小拉延件回弹，保证制件的成形质量和刚性，提高模具的拉延稳定性和使用寿命。
作者简介
王朋，模具维修技师，主要从事冷冲压汽车模具的调试、维修、质改和日常保养工作，主导完成速腾NCS、捷达NF 车型多套模具的验收和调试工作，获得车间和公司“改进明星”称号各一次，2018年被公司聘为模具维修技师。
——来源：《锻造与冲压》 2020年第12期
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