在凸模向下引伸的过程中,如果钣材始终均处在双轴向拉伸应力状态下,这个效果最好。特别在变形应力对称平衡条件下,钣材不会在凸模表面产生滑移(或称串逃),凸模表面也不会产生磨损,可以长期保持凸模表面准确的曲面尺寸。如果在凸模向下引伸的过程中,有个别部位起始不是双轴向拉伸应力状态,而快要到达向下行程终了时才是双轴向拉伸应力状态,也能获得光洁的覆盖件表面,但是凸模表面会产生磨损,长时间或大批量使用模具成形时将会导致凸模表面尺寸的不准确性,是不得以而为之,或者凸模采用耐磨材料和热处理措施等,也可以定期反修凸模表面来保持凸模表面尺寸的准确性。因此,这些部位最
好是工艺补充面或是覆盖件的车身內表面处,这样就可以不必采取措施了。
(图十三) 发动机盖外扳拉延起始引伸的二种方案
T—凸模在模具中心X—Z平面的剖面轮廓线; Y1—方案1的工艺压料面凹模口轮廓线; G1—方案1的工艺压料面夹紧板材时板材在模具中心X—Z平面的剖面轮廓线; Y2—方案2的工艺压料面凹模口轮廓线; G2—方案2的工艺压料面夹紧板材时板材在模具中心X—Z平面的剖面轮廓线; C—方案1拉延时凸模起始接触板材的点; a-b—方案2拉延时凸模起始接触板材的点。
(图十三)是发动机盖外扳拉延时起始引伸的二种方案:方案1凸模向下引伸的过程中,凸模起始接触板材于c点,尔后凸模向下凸模接触板材于c点四周,凸模继续向下凸模接触板材于c点四周继续扩大,直至板材包络凸模整个表面,此时钣材不会在凸模表面产生滑移(或称串逃),是车身外覆盖件最理想的拉延效果;方案2凸模向下引伸的过程中,凸模起始接触板材于a-b二点(a-b二点按Y—Z平面对称),尔后凸模向下,a-b二点间,由于板材展开线长大于凸模表面展开线长,这时板材也要贴合凸模,此时钣材原接触凸模的a-b二点就要向外串逃,直至板材得到双轴向拉伸使板材贴合凸模表面为止,然后出现板材包络凸模整个表面,这是我们不稀望做的,也是不得以而为之的。如果a-b二点间板
材与 凸模展开线长比差过大,板材不可能贴合凸模表面,就会出现板材皱纹,得不到光洁拉延的结果,这个方法不宜采取。方案1比方案2虽然增加了拉延深度,但是变形效果是非常好的。
(2) 单轴向拉伸应力状态下的延伸变形:
当拉延模的压边圈与凹模夹持板材的工艺压料面后,凸模向下引伸板材时,凸凹模之间的板材起始是不贴合任何模具型面的,特别是凸模的侧面,如(图六)图中凸模側面所指示,此时该部位的板材均承受单轴向拉伸应力,当拉伸应力超过板材的屈服值时,即产生塑性变形。 又如(图十四)中的B处所示,若是主方向承受拉伸应力,次方向承受压缩应力,其拉伸变形量大大地大于压缩变形量,则次方向的压缩变形可以忽略不计,或者不再发生(根据流体流动方向流速差异理论),此时板材也将获得光洁拉延的变形效果。当然,这种变形结果还是不能与双轴向拉伸应力状态下的延伸变形效果相等同。我们可以把这种变形方式置于拉延制件的工艺补充面上,或者置于覆盖件的车身内表面和接合面处。
(图十四) 车门内板的拉延成型面变形状态分析图
例如(图十四)所示的车门内板,其图中指示的B面(直边处)均是承受单轴向拉伸应力,并在这个应力状态下使其应力超过板材的屈服值而达到的变形结果。
单轴向应力状态下的变形应力也应是使钣材应力达到屈服点以上和强度极限以下,只有这样才能得到稳定的曲面形状,使弹性变形视为最小。
同理:在屈服状态下进行弯曲变形也属于着这类变形,因为这也是能够产生永久性变形的一种方式。
(3)钣材的塑性流动:
(图十四)中的C处,相当于四分之一个园筒形冲压件的形状。此处的变形性质也是与园筒形冲压件的变形十分类似。园筒形冲压件的拉延变形,其筒壁形状的形成,就是因为在法蓝凸缘处的钣材承受了三轴向压缩应力的作用,当应力超过板材的屈服值时,板材产生了塑性流动变形,使法蓝凸缘处的钣材流向了筒壁处,我们把这一物理现象称之为钣材的塑性流动变形。(图十二)的C处也是如此,它们也都类似于矩盒形拉延件的角部,其变形状态都与园筒形冲压件的拉延变形相同。这种塑性变形效果也是非常好的,变形的形状和尺寸也非常稳定,几乎不存在弹性变形量。
这种变形也只能是发生在覆盖件的车身内表面和接合面处,不宜发生在覆盖件的车身外
(图十五)SUV车身侧围外板拉延制件图
有时不可避免地在覆盖件的车身外表面发生单轴向拉伸的延伸变形和钣材的塑性流动这二种变形方式,例如(图十五)所示的SUV车身侧围外板拉延制件,图中B处和C处就是如此。此时最大的缺陷就是模具对应该处的凹模园角会划伤拉延制件的板材表面,即产生冲击线,降低了拉延制件的表面光洁度。为此必须采取以下三种措施:a,提高凹模园
(图十六)载重车身后柱外板拉延制件横切剖面拉延工艺方案分析图
角表面的材质(例如坚硬的鉻鍍层)和光洁度(金相抛光),加大凹模园角半径(使凹模园角半径扩大至钣材厚度的20倍以上),以求减轻冲击线的痕迹,如(图十六)A)所示;b,增设一个阶梯,让冲击线移至工艺面上,尽量减少冲击线划伤覆盖件的外表面面积,如(图十六)B)所示;c,选择合适的拉延方向,使车身外表面处于斜面,与拉延方向的夹角最好不要超过200,这样既能得到光洁拉延又能减少冲击线。此时不要让车身内表面处于拉延的倒勾方向,否则还得采取过拉延和事后整形的措施(后面再详术)。尽管采取了以上这些办法,可能还不如人意,那么只好允许冲压件成形后对覆盖件该处外表面增加手工抛光的补救工艺。
(4)钣材的延伸变薄:
(图十四)的D处是个反拉延包,它的变形也是处于双轴向拉伸应力状态下的变形,它唯不同于前者是它的永久变形完全是依靠钣材的延伸变薄而获得。
(图十七)乘用车上侧围外护板拉延工艺分析图
(图十七)说明,依靠板材的延伸变薄来变形,就是将(图十七)中标注的L0长度范围内的板材延伸至L长度,因此这种变形会受到板材许可延伸率的限制,否则就会发生板材拉破的现象。我们可以采用如下的公式来核算:
式中:δ—表示板材的延伸率。
当覆盖件的形状不能满足这个要求时,又必须采取这种变形方式,我们可以采取如下一些措施:
[1]选择延伸率比较高的板材,例如改换使用日本的SPCEN钢板或我国宝钢的ST16钢板,等等。这些钢板的许可延伸率值比较高;
[2]在(图十七)中,L0指示的长度范围是当R=0时的状态下,如果我们加大园角半径R,则:
即可
式中: b—表示包括R在内的参入延伸变形的板材在该剖面的线长;
b0—表示两个R中心间的板材在该剖面的直线距离。
由此可以看出,加大园角半径R也可以满足这个变形要求,但是覆盖件的形状允许这个改变。
[3]如果覆盖件中有依靠板材延伸变薄来变形的反包,其中部又有一个大孔时(例如车门内护板的窗口孔),我们可以事先将覆盖件反包依靠板材延伸变薄来变形一半,然后再在冲孔废料部位冲出一个小一点的工艺孔,最后再用内孔翻边的工艺方法成型,取代不可能全靠板材延伸变薄的变形方法,例如(图十八)a所示。或者还是用这个方法,仅仅不是在冲孔废料部位冲出一个小一点的工艺孔,而是在冲孔废料部位,当反包延伸变薄成型到破裂之前,冲切出一个工艺切口,即可转为内孔翻边的工艺方法继续成型,由此减少了延伸变薄的变形量,最终获取变形的成功,例如(图十八)b所示。
(图十八)车门内板窗口反包拉延成形防止开裂的措施
a)覆盖件图
b)第一次拉延工序图
c)第二次拉延工序图.
( 图十九)轿车车身后地板拉延成形工艺分析图