汽车覆盖件冲压模具dl工艺数模设计规范.docx
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汽车覆盖件冲压模具dl工艺数模设计规范
5.拉延工序
A.概要
1）拉延工序一般是压机加工的基本工序，是确保制品形象的工序。
一般冲压线生产是从拉延开始通过修边，切断，翻边，整形等的工序完成最终板件。
2）直接成型产品因很难对准拉延的基本条件，所以大不分不可能。
跟着考虑成型性在产品形象外增加与同拉延条件的形象，使一部分制品形象能在后工序加工（在拉延中最终形象的成型不可能的情况），有必要变更一部分形象。
像这样在制品以外增加做形象的必需定义数值才能正确做出形象。
为了做数模作业，赋予正确的数值才能最终做出设计者意图的形象。
3）拉延的基本条件是压边圈和凸模的形象。
压边圈是为了做出凸模内形象，控制被拉进去的材料的褶皱，压住材料自体的带有平面的构造物。
压边圈选定不好的话就会发生划痕，裂痕及褶皱。
凸模是带有制品凸出来的形象的构造物。
此些现象是根据相互关系及压边圈的影响下产生各种小变形，也产生各种不良，为了调解此些事项要变更一些形象或增加调解。
4）因为事实上在拉延上发生的褶皱在后工序无法去除，所以大部分DL图设计者尽可能在拉延中使制品裂开设计。
但是这样在模具制作后调整模具时投入很多工数所以不理想。
最近出来了成型性CAE分析程序可提前检证，可以提前做更正确的形象。
但是还没有完全的成型性CAE分析程序，所以还是要有一定的余量设计为好。
5）若产品形象深或有突起形象时很难一次性拉延。
此种情况要做2工序以上的拉延。
再者因大型压机的缓冲行程为300mm，所以拉延工序的成型高度超过300mm的情况事实上不可能成型，一般情况超过200mm的情况成型也相当困难，量产时也出现很多问题，所以分为2工序以上成型的情况很多。
图24.各种拉延板件
B.拉延工序的种类
1）根据压力源的分类
■双动拉延
-主要使用在大型冲压板件的形态，滑块为内外的2种，外滑块固定压边圈，内滑块固定凸模。
根据情况外滑块也有可能设置在下型。
-因压边圈的压力大，能有一定量的力，容易成型，所以适合复杂形象的拉延上，但后工序要反过来投入，且有比单动式速度慢的弱点，所以现在还不使用。
-因下型不动，为防止材料下塌的材料支板，或取出容易的各种装备的设置比较容易。
图25.双动拉延模具
■单动拉延
-以压边圈的压力源，利用压机拉延筋的气顶杆或利用模具下型的氮气缸的形式，以前主要适用在中小型模具上，最近以N/C缓冲等的压力源的开发和模具技术的向上在大型板件上也适用。
-因下型有缓冲上型滑块为1个，所以有生产速度快的优点，但材料压力源的势气会瞬间变化且弱，所以成型困难，在压边圈形象不是平面而是曲折的情况，特别是像后备箱有山的形态的情况固定材料有困难的弱点。
再者在下型上设置材料技板或提升器有困难。
图26.单动拉延模具
■三动拉延
-以压边圈为基点在上型侧和下型侧，两侧形象突出的情况，或伸长成型的情况在上下型上设置压边圈。
-压力源的基准侧利用设置在基准压机上的缓冲器（单动压机）或外滑块（双动压机），非基准侧利用氮气缸或聚氨弹簧等。
-三动的情况大部分成型时间重要，所以要注意上下型的缓冲行程。
图27.三动拉延模具
2）根据成型方法的分类
■张出，成型
-是拉着制品成型的方法，用压边圈固定制品流入面使用材料的流入最小化。
制品是材料自体变薄，以自体伸率伸长且成型。
此时材料要是材料全体被固定不能伸长的话会发生不良现象（划痕，裂痕）的情况多。
-主要利用在主要必要强性，因内部形象少而没必要材料流入的外板件形象，为了省材料在内板件上使用的情况也有。
-要提高压边圈的压力是有界限，为了张出成型有利用伸长成型的情况。
-一般情况下决定材料的流放为5mm以内，伸率适用为3%~5%程度。
材料流入为5mm以上的情况提高压边圈压，调整内部形象的R，使材料全体伸长均匀。
-张出成型的情况还要考虑材料伸长的方向。
主张力和辅张力差异大的情况成型后板件的强性会弱要特别注意。
特别是门板的情况会受到大影响，设计时要注意。
图28.张出成型
■一般拉延形象
-材料流入且成型的形象，是大部分的冲压板件成型的方法。
-调解流入的材料防止发生不良形象（褶皱，波段）的是压边圈。
-在形成材料的过程中材料自体的伸率也伸长，大约会延伸10~15%程度，但根据制品有相当大的差异，所以最好收集类似制品的资料决定。
■伸长成型
-是张出成型的一种，可说是将张出成型极大化。
-一般使用在强性不足的ROOF等中，HOOD，DOOR等是增加制品以外的形象且材料消耗大，一般有品质线等能够确保强性，所以不使用。
-在内板中将制品以外的形象长度做小，为了极大化材料利用率而使用的情况也有。
-使用在内板件的情况因2次成型为张出成型，因此不能使用在形象深的制品中，主要使用在形象浅的开产品上（移动产品：
后背箱，顶盖）。
-基本的原理如下。
1阶段:
上下型压边圈压住材料。
2阶段:
在上下型压边圈压住材料的状态下上型滑块下来时上下压边圈同时下降形成拉延成型。
此时上型压边圈压力要比下型压边圈压力大才能形成正长的伸长成型。
3阶段:
拉延成型完成后继续在压边圈压住的状态下上型压边圈压缩时上模下降。
此时不发生材料流入只靠材料自体的伸率成型。
图31.伸长成型3阶段
C.拉延工序的成型方向
1）成型方向一般选定不发生余角的方向。
在后工序可以利用斜楔或换成型方向加工的情况，要在拉延中变更的形象没有余角才可以。
再者尽量将前后或左右方向的侧面选定为同一角度打开。
图32.设定成型角度方法1
2）使左右，前后方向的压料面高度不发生太大差异，高度差异太大的话材料投入时会发生固定问题。
图33.设定成型角度方法2
3）内板件部品的情况若左右发生高度差异也不发生阴角的情况，从车身坐标线的方向决定成型方向也有好的情况。
图34.内门板拉延工序成型角度
4）从加工方向初期凸模的材料接触时，初期接触点不能错开。
■外板件的情况初期接触点错开的话字线会滑而发生线推移，所以从初期材料和凸模接触点往拉延浓度同一，像等高线似的下端部渐渐变宽。
再者尽量在压料面禁止发生滑动，维持好的均匀。
图35.外箱形拉延工序成型角度
■上记的初期接触点在平面状态上看时最好是在一直线。
如果不是一直线的话在材料初期与凸模接触时不是以线接触而是只接触中央一点会发生褶皱，就算最终展开此褶也会留下褶痕迹，有在表面发生不良情况。
D.分模线和压料面
1）压料面
■压料面是制品成型前，在材料的平面状态上均匀压住，防止发生褶皱和波段且制品好流入的压边圈面上的形象。
■压料面是将最初材料在平面状态下压，在压材料的状态下不能让发生褶皱。
内板件有小褶皱的情况，内部形象在制品最终成型阶段中将此褶皱吸收不会有问题，但在外观部品的情况很多情况褶皱留到最后，就是吸收褶皱也有痕迹，被处理为不良情况多。
■DL图设计时要好好确认压料面的形象避免发生褶皱。
无法判断时利用纸等做出样子验证与自己意图的是否一样。
■压料面在正面图和侧面图上都有段差的变化的时，上模和压边圈压住的瞬间会发生褶皱，要注意。
图36.压料面发生褶皱的情况
■压料面长度比制品断面长度长的情况下也发生褶皱。
在内板件的情况内部形象一部分虽有吸收褶皱的情况，但大部分情况褶皱将留到最后的制品或留有痕迹，所以设计时压料面长度要比制品形象短。
■设定压料面时要好好检讨表面长度。
表面长度不一样的话容易发生褶皱。
表面长度不一样的情况，将制品设计变更或在制品外侧凸模内面做余肉或增加台阶减少拉延浓度及表面长度的变化，避免材料流入量的急剧变化。
为防止褶皱的表面长度变化的倾斜Θ
内板件的情况Θ≤12.5。
外板件的情况Θ≤4。
外板件为高张力钢板的情况Θ≤3。
■就算表面长度满足上面条件且压料面长度的设定比内部形象短，因压边圈在气顶杆悬着的初期（压边圈和上模接触前）前根据材料自重，在压边圈中间空的部分（凸模部分）总会发生材料塌下去的情况。
此种情况最终材料长度会比制品长度长容易发生褶皱。
此时增加材料支板或减小顶杆行程，使材料不往冲孔中塌下去。
图39.因材料塌下的褶皱
■一般压料面最好设定在与制品最高的断面同一高度上（实际是表面长度同一），但以2段以上形成的制品与最高的断面一样的情况比2层压料面更长的情况总发生。
此时在2层会发生褶皱，所以设计时以2层为基准设定压料面，最高断面要到伸率范围内。
（伸率20%以内）
图42.压料面长度比制品长度长的情况
■外板件要控制材料的流入才能确保强性。
一般确保表面伸率为2~3%设定拉延长度。
外门的情况在30mm左右的深度中表现出主力和辅助力最大为确保最好的强性。
判断材料的流入是否控制的最好方法是比较上下压边圈固定材料的状态和制品完成后的状态确认量是否为5mm以内。
■外板件中FENDER,SIDEOUTER等成型深度深的部品表面伸率若超过5%以上的话，材料的厚度会变薄，容易发生波段。
■因表面的凹凸，段差，深度等表面长度发生差异多的部位，在制品外侧增加余肉或层，减小表面长度取消材料流入量的急剧变化。
■外板件的情况从最初接触往左右拉近来的材料的长度发生差异的话，最初接触面多近来的一侧因滑而发生线推移，在涂装后也会有留下线的情况。
要防止线推移现象就应使左右两边拉近来的材料一样的设定压料面。
图43.线推移现象发生图
※ℓ-ℓ0和L–L0的差异,则正点为基点根据从左右拉近的材料的长度差异会发生线推移，要使ℓ-ℓ0≒L–L0调解压料面高度及分解。
2）凸模分模线
■凸模分模线是压住材料调解材料流入的做压边圈和制品的形象的凸模的分解线。
■一般凸模分模线在下死点状态看的情况（成型完成的状态），做在压边圈的平面状态下最初层开始的地方。
这是为了压边圈第一次压住材料时不发生褶皱，满足以压边圈的形象做材料的条件。
■转角部的分模线设定在离侧面近些。
侧面为2层的情况容易发生褶皱，检讨在形象面设置吸褶用拉延筋或增加预拉延模具。
■凸模分模线除外板件的一般部品在材料的利用率方面或成型性方面（预防褶皱）最好设定在制品内。
图46.一般内板件的分模线适当位置
■外板件的情况设定时考虑到制品的强性的张出成型。
（虽根据2~3以上的伸率设计拉伸是盼望的，但是像SIDEOUTER,FENDER等一样成型深度深的部品拉伸5%以上的情况，因材料变薄容易发生波段，所以要材料流入的过程中成型。
图47.张出成型时分模线设定方法
■内板件的情况使表面的伸率达到2~3%设定凸模分模线及压料面。
■因制品表面的凹凸形象及成型深度的差异表面长度的变化严重的情况容易发生褶皱，所以要考虑到余肉，拉延筋，层拉延等缩小表面长度的差异。
■分模线的设定要设定，作图主断面后使材料利用最少化。
则确认，设定决定材料尺寸的点后以此点为基准设定分模线，此点以外的部位考虑成型性及废料刀的强度后设定，并要注意决定材料尺寸的点不要更改。
图49.以材料尺寸为基准设定分模线的方法
■分模线的设定是最优先设定成型性。
-转角半径（RC）在一般张出成型中要比成型深度大。
（RC≥H）材料利用率没有问题的情况考虑到机械加工做R40以上的情况多。
图50.转角和拉延深度的关系
-深拉延的情况从角落到RC≒H才可以成型。
-有着比较窄的轮廓的拉延中，末端部分为深拉延的情况多，要注意。
如下的末端部轮廓中拉延的深H最大只能（0.7~0.8）ℓ能够成型，定RC≒（0.15~0.3）ℓ程度。
但是将RC做到0.5ℓ程度大的话H最大会低到0.5ℓ。
RC为0.1ℓ以下的话可以成型的拉延深度会相当低。
图51.三张的轮廓中的成型界限
-末端的分模线一般与拉延同一设定，将材料尺寸做小在侧面到达制品形象的SEMIOPENDRAW中可以成型到H=5RC。
■拉延分模线最好是设定在决定材料尺寸的点中考虑成型后，临近修边线的地方。
废料刀尽可能设定在不是决定材料尺寸的点的有余量的地方，若其它地方也是与决定材料尺寸点的同一位置的话，要考虑废料刀的强度后设定分模线。
图53.轮廓作图方法
■外板件的情况冲出线往外板件进去的话会发生不良产品。
要防止冲击线的流入，在最初压边圈压材料的状态下上型下降时与最初凸模接触点到凸模分模线的长度要比制品成型后制品长度要大。
虽然最终制品成型的话会根据伸率拉长2%~5%，但根据伸率拉长的量无法预测，所以在安全的不拉伸的现象中计算为最好。
■有层的情况根据上型凹模R会发生冲击线。
为了避免这种冲击线的发生在上面的轮廓中的冲击线一样变更成型角度，最好尽量避免急倾斜，但大部分情况是局部发生所以很多情况很难变更角度。
若发生冲击线的凹模R是为了修边所做的余肉的话，可以直接展开变更成型深度后侧切的话可以避免冲击线，因制品形象的一部分没有办法的情况在模具上全部做Cr镀金也没关系。
此冲击线与上面根据凸模分模线的冲击线不同，大部分涂装的话看不见的情况多。
只是因继续的推移会发生划痕，只要发生划痕会给外板件损伤，所以要通过Cr镀金竖立防止策。
■拉延分模线除提高材料利用率的情况外，尽量直线化将全体轮廓长度做短，避免发生板件的褶皱及肉集中现象。
E.内部形象展开方法
1）加工翻边，整形等的情况，拉延形象尽量在基本形象延长面上处理的柔软些且尽量组成临近最终形象，才能使后工序成型时变形小，成型量也小。
■为了在后工序做翻边，整形，在拉延展开的形象也要最大限度的与最终制品形象类似的成型可以使根据返弹量等的变形最小化。
特别是外板件的发问没有此种形象，修边后全体的强性不足在板件投入及取出时有变形的情况，所以必需要做。
只有在转角部为外板件的情况容易发生凹凸，从50~100mm区间开始徐变，最好与外板面同一高度上处理徐变。
■这样做后凸模R最少要5R才能在拉延时避免划痕，裂痕。
因直角翻边等的理由凸模R未满5R的情况做超过拉延将凸模R扩大到5R以上成型，后工序成型时要改回原来的样子。
图58.为翻边形象的超过拉延
■修边或切断的面以修边工序的压机方向为基准设定为外板件上,下±15度,内板件上,下±25度才能防止因毛边的不良现象。
超过此条件时考虑侧切。
图60.倾斜面的修边条件
2）直接处理制品的末端部的话成型上有问题的情况多，大部分情况是延长末端部柔软处理或增加余肉解决。
■制品的末端部有层的情况，将此层直接延长的话容易发生褶皱，所以要如下图徐变后取消层。
各部位最少5R以上，可以的话10R以上给R。
增加层的情况大部分增加在制品外侧使材料利用率不好，增加部位成为最小考虑到各种情况后设计。
图61.制品末端部处理方法1
图63.制品末端部处理方法3
图64.制品末端部处理方法4
■凸模分模线的变化严重的情况容易发生凹凸，要将凸模分模线直线化增加余肉调解材料流动防止凹凸。
■特别是外板件的情况为了防止末端部的凹凸，在末端部同一的高度上设置余肉柔软处理的情况多。
3）局部形象，EMBOSS,JOGGLE等形象成型后一般其深度会低。
此种情况预测此量提前反应才能在实际板件上出正确的尺寸。
4）装配车体时会根据单品板件的公差，返弹量，车体的大小会有以车体前后，左右，高度方向大的倾向。
为了防止这个要提前将关联的单品板件的接合面，或接合翻边提前调整，一般以–方向调整，将此调整值称为车体保证值。
车体保证值不仅是压机担当，而是车体担当，品质等关联部属聚到一起决定保证值，在设计模具前提前决定才能反应在DL图上。
保证值是1mm以上，但最近因模具的N/C加工成为一般化且模具程度的提高，车体保证量也减小的状态。
5）形象返弹量在现在一部板件中还适用到现在的经验值的情况，但大部分情况因预测困难无法提前适用。
一部CAE分析程序有解释的技能，但到现在还没有完备的程序，一般情况下还是制作模具后光修整有问题的部位。
6）与SIDEOUTER一样的大型板件的情况，直接成型的情况根据冲压机械的特性，因中央部弯的现象全体板件会变形，所以要对中央部弯的现象强求对策。
从中心线最大提高0.4mm。
（将板件从中央部弯下概念）
7）外板件的情况因自重会发生中央部下塌，会使中央部板件容易发生凹下来的现象学。
因这些下塌量在制作模具时有将中央部提高的情况，这称OVERCROWN。
制作模型时在模型上反应OVERCROWN量来制作，但最近是用数模做N.C加工不易反应此项，所以为了制品设计一般在制作泥塑模型时提前检讨板件强性反应。
图68.OVERCROWN适用板件
F.凸模‘R’与凹模‘R’
1）rp（凸模R）及rd（凹模R）一般使用在rp≥4t,rd≤20t范围内。
r为4t以上的话容易发生裂缝。
在4t~20t中拉延率没有多少差异。
2）rp大的话材料张出时材料的流入量会少。
Rp越小材料折弯越快，材料流入越多。
3）rp未满5的情况因拉延性不好容易发生划痕，裂缝，所以为了做大拉延R要考虑超过拉延。
4）转角部的凸模R凸模部比直线部集中引长力作用，所以要比直线部做大rp。
图70.转角部的凸模‘R’与凹模‘R’
5）Rd变小的话折弯抵抗增加且流入被控制。
太小的情况虽有控制褶皱的效果，但发生划痕，裂缝，太大的情况会减少折弯抵抗且流入量多发生褶皱问题。
G.拉延筋
1）基本拉延筋现象
■圆形拉延筋:
一般情况下使用最多，主要使用在拉延深度深的内板件上。
■角拉延筋:
比圆形拉延筋需要强的引长力的时候使用，多使用在外板件等成型深度浅的情况。
■梯形拉延筋:
一般情况下适用在拉延深度低的情况，但最近为了提高材料利用率内，外板件都使用的情况渐多。
2）拉延筋的位置
■压料面上有修边线的情况设置在离修边线5mm的地方到达拉延筋末端为最适当。
比此离得更远的话，材料利用率会降低，比此离得更近的话，修边刃口的强度有问题。
■凸模内有修边线的情况设置拉延筋在离凸模分模线20mm地方最好，但最近为了提高材料利用率在凸模内有修边线的情况大部分适用梯形拉延筋。
■为了防止褶皱或给板件的强性，有以双重设置拉延筋的情况也有。
设置此种双重拉延筋的情况拉延筋之间的距离最好为25mm。
3）拉延形象选定方法
■拉延侧离直角近的情况使用拉延筋。
■拉延侧有倾斜且用余肉调解材料流入的情况，会临近张出形象（主要是外板件），主要使用角拉延筋，调解拉延筋形象的R。
■拉延深度低，没有多少余肉或低在前面没必要给均匀的张力的情况使用梯形拉延筋。
■强度上没有问题的情况尽量使用梯形拉延筋才能扩大材料利用。
最近有很多情况在拉延模具上镀金，因此拉延筋的磨损也没有太大的问题。
4）拉延筋中心线的位置和高度的变化
■拉延筋中心线的位置为上面所说的基本尺寸，废料的部位的多的情况（特别是转角部）为了防止从凹进去的部位发生划痕，很多情况将凹模R扩大，所以要提前将拉延筋中心线与凸模分模线做远一些，以免扩大凹模时与拉延筋有干涉的部位。
■因转角部的材料不会吸收，所以一般情况下不设置拉延筋。
■从拉延筋末端约50mm区间将拉延筋高度徐变到0。
5）因拉延筋有调解板件的成型量的作用，所以为了确保板件成型的安定性，在板件最终成型后材料的末端要从拉延筋末端布尔什维克5mm以上。
H.板件材料的设定
1）板件材料的最低化:
只有将板件材料的尺寸做小了才能使原价最少化。
为了将材料尺寸做小，要对到现在所说的多种成型条件中在没有影响成型的范围内选定最低化的条件后方可设计。
■左，右件同时成型时成型性和材料尺寸会为最低化。
大部分的左右件同时成型的部品的全体均匀度好，提高成型性，同时材料的尺寸单纯化且有小的倾向。
左右件同时成型时要注意如下事项。
-中间联接部不应有急变的部位，要柔顺的联接。
不能柔顺的联接的情况就算要分解区间做大后柔顺联接才能使成型性没有问题。
-在平面图上的倾斜区间，要设置在材料最少化的一边。
-
分解区间最少要设置8mm以上（分解线为直线或板件厚度为1.0以上的情况为10mm），决定时要考虑到成型性和修边时修边刃部的强度和废料处理关系。
■末端为半圆筒形象的采取SEMIOPENDRAW的话就可以使材料尺寸最少化。
SEMIOPENDRAW的情况，因侧面集中褶皱模具发生擦伤而有严重的磨损，有必要做CROME镀金，T.D处理等。
■末端没有流入的部品适用材料末端到凸模分模线内部的FULLOPENDRAW可以使材料利用率最大化。
（MEMBER类等断面主要适用在一定的部品。
）最近就是往末端部材料被吸进来，也有利用氮气缸控制材料的吸收实施OPENDRAW的情况。
（特别多适用在FLOORREARPANEL-SPARETIREWALL后面。
）
2）虽然假定一般材料尺寸以板件的长度的合的3%程度发生伸率的的多，但相当不正确。
为了正确一些要想到各R部位及断面部位别的伸率后决定。
至于各断面部位别伸率及R部位的伸率最好调查以前生产过的相似的制品后决定。
最近可以在成型性CAE分析中计算出材料被吸收的量，所以可以求出比较正确的数据。
■求DOORHINGESIDE的材料尺寸的例
图73.HINGESIDEDOOR拉延板件
-要决定材料尺寸就要先找到决定材料尺寸的点。
在上面的板件中断面A和断面B部位材料吸收的最多，所以做为决定材料尺寸的点。
-做出决定材料尺寸的地方的断面计算长度。
此时长度长的一边不包括落片时的效率决定卷宽。
（通常卷宽使用1500mm以下，必要此以上的情况要先检讨落片线等设备是否可用，卷料生产是否可能后再使用。
）
-在上面的例中卷宽决定为断面B，此长度为（20+25+527）×0.97+20+5=579.84，决定为580mm。
在此左侧的R值因值很微小可以忽视，凸模内的制品计算时预想到伸长3%程度（经验值），压边圈面的拉延筋形象的尺寸小，延伸为一部分所以计算时忽视。
-间隙同断面A一样用同样的方法计算的话为{（238+10）×0.97+20+5}×2=531.12，所以决定为530mm。
-压料面上的尺寸20是从分模线到修边线的距离和修边线到拉延筋中心的距离（通常11mm）的合不超过20mm的话就用20mm，超过20mm的话就用超过的值。
■求DOORINRPANEL的材料尺寸的例
-先找决定材料尺寸的点的话，在上面板件中卷宽方向为断面A，卷间隙方向下侧为断面B，上侧为断面C部位材料有吸收的最多，成为决定材料尺寸的地点。
与上面一样用成型性CAE分析提前检定的情况比较容易决定材料尺寸。
没有成型性CAE分析的情况比较各断面的长度最长的部位为决定材料尺寸的点。
-在
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