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拉延筋设计应用体会

已有 4524 次阅读 2015-11-27 01:19 |系统分类:海外观察

在金属板材的冲压拉延中使用拉延筋(draw bead)的技术,是100年前伴随着大批大量生产汽车而发展起来的。

板材拉延 (sheet metal drawing) 的关键是控制材料的补给,满足成形过程的供求关系(supply and demand), 以便在需要材料的时间,需要材料的方向,需要材料的局部地方,为板材成形提供所需要的,不多不少的材料。多了,少了,早了,晚了,都不行。所以,拉延筋的设计布置有一个优化的问题。优化的原则是首先要保证产品质量,其次才是简单,可靠,省料,副作用少。

一个标准的,有材料拉入的拉延筋有4个90度园角,2个园角在凸筋上,2个园角在凹槽上, 板材在拉延时,必须要绕过这些园角。板材绕过园角时,发生弯曲和反弯曲变形(bending and unbending),因而导致板材在园角的入口和出口之间的拉力差,对板材拉延产生流入阻力。凸筋的深度越大,板材绕园角的包角就越大,产生的流入阻力也就越大。凸筋太深了,也有问题,因为摩擦角太小的关系,冲压件可能因为自锁,把自己卡在上模里,拿不下来,调试时需要用撬棍把冲压件撬下来。这个问题不彻底解决,在连续自动化生产时,就会出现双打(double hit)。卡模严重时,拉延模能被涨断为两截,所以,要用顶料气缸把冲压件顶出来。

较小的拉延筋园角,能产生较大的弯曲力矩,导致更大的板内拉力。拉延筋园角小到一定程度,例如半径-板厚比(R/t ratio) 大约为1 时,拉延流入阻力足够大,板材拉延流入量为零,板材宁断而不入,拉延筋就成了锁紧筋(lock bead)。锁紧筋一般不常用,除非做外覆盖件(skin panel)时,讲究让板表面有足够的拉伸量时才用,以便提高汽车覆盖件的抗压坑能力(dent resistance)。

为了追求材料利用率,能用一根拉延筋达到控制板材流入的目的,就不要用两根拉延筋。但是,用一根拉延筋时,拉延筋园角一定要小一些, 才能跟两根拉延筋产生的拉延阻力相等。可是,使用小拉延筋园角,也有问题,板材跟模具之间的接触压力就会变大,使用无锌镀层(cold rolled)板材时,容易出现钢对钢的咬合黏结(steel-on-steel galling)。这种钢对钢的咬合黏结,最要命的是能把板料撕开。对模具的损害也很大。

使用有锌镀层板材时(GI, GA or EG),容易出现锌对钢的咬合黏结,当然比钢对钢的咬合黏结,产生的损害要小得多。但是,也架不住在大批大量生产时,锌薄片或者锌铁合金粉末,不停地积累在模具上,所以,也必须不时地停下正常的自动化生产,来清理这些垃圾,这也是一件闹心的事。两害相权取其轻,两利相权取其重。拉延时使用锌镀板材,还是比使用无锌镀层的裸板,更有利于生产。拉延筋上任意一点处的拉延力是随时间而变化的。

现代化的压力机,可能备有可数控编程控制的拉延垫和拉延顶料缸。把这些高级的游戏玩儿好,需要更高级的本事。如果弄得太复杂,现在厂里的这一茬人也玩儿不了。




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