製件連續拉深成形時，由於拉深模凹模表面與板料表面之間摩擦生熱，模具零件內部熱量積累使得凸、凹模間隙減小，導致在壓邊力不變的情況下板料流動阻力發生變化，從而影響批量生產穩定性。針對這一問題採取壓邊圈與凹模間隙稍大於板料厚度的措施，拉深時主要依靠拉深筋阻力控制板料流動，避免依靠壓邊圈與凹模對板料的摩擦阻力的方法，使得板料流動阻力在外部條件發生變化時能夠保持相對恆定，提高拉深模批量生產的穩定性。
在製件拉深成形批量生產過程中，由於連續拉深成形，拉深模凹模表面與板料表面之間摩擦生熱，模具零件內部熱量積累導致溫度升高，且因熱膨脹使得模具零件凸、凹模間隙減小，增大壓邊圈、凹模和板料之間的摩擦力，嚴重影響成形裕度較小的沖模的生產穩定性。
問題闡述
某車型後門內板的板料材質為DC06的不等厚激光拼焊板，厚板料厚1.4mm，薄板料厚0.7mm，批量連續生產時，製件出現起皺、拉傷、開裂現象，無法正常批量生產。生產第1件時，製件局部位置發生輕微起皺，如圖1所示；當生產到第20件左右時，起皺消失，但出現拉傷現象，如圖2所示；當生產到第40件左右時，出現縮頸開裂現象，如圖3所示。
圖1 第1件製件
圖2 第20件製件
圖3 第40件製件
原因分析
產生以上缺陷的主要原因有：
1 拉深模平衡塊高度不合理，壓邊圈和凹模的整體間隙小於板料厚度。經實際測量，薄板區域間隙約為0.65mm，而板料厚度為0.7mm（見圖4），當壓邊力發生變化時，壓邊力波動變化大部分反饋到對板料施加的壓力上，降低製件拉深成形時抵抗壓邊力波動的能力，降低拉深模的成形裕度。
圖4 壓邊圈與凹模間隙實測數據
2 壓邊圈與凹模間隙小於板料厚度，拉深模調試初期，壓邊圈與凹模對板料施加的摩擦力較大，增大板料的流動阻力，使製件開裂。為了減小阻力，鉗工錯誤地將拉深筋修低，導致拉深時主要依靠壓料面的摩擦力控制板料的流動，而壓料面的摩擦力與壓邊力成正比，當壓邊力波動時，摩擦力發生波動，影響板料的流動穩定性，降低製件生產的穩定性。
3 壓料面研磨不合格，壓邊圈與凹模間隙不均勻，並且壓邊圈與凹模間隙小於板料厚度，拉深筋阻力小，拉深成形時主要依靠壓料面的摩擦力控制板料的流動，導致批量生產時間隙小的位置發熱量大，熱膨脹使得間隙進一步減小，壓邊力增大，摩擦力增大，最終導致製件相應位置發生開裂或拉傷。
問題解決思路
板料流動的阻力主要有2個來源：一是拉深筋產生的阻力；二是壓料面對板料的摩擦力。
拉深筋產生的阻力是板料流經拉深筋產生變形過程而獲得的對板料流動的阻力，因為拉深筋的形狀已經固定，當壓邊力大到足以使拉深筋成形時，只要板料在流過拉深筋的時候變形充分，即使壓邊力在大於拉深筋成形力的範圍內波動，拉深筋阻力也可保持相對恆定的數值。
壓料面對板料的摩擦力=壓邊力×摩擦因數，因為摩擦因數為常數，所以壓料面對板料的摩擦力隨著壓邊圈和凹模對板料施加的壓力變化而改變。
解決上述拉深不穩定問題的主要思路是：在板料流動阻力中，儘可能增大拉深筋產生的阻力，減少壓料面對板料的摩擦力。使拉深成形主要依靠拉深筋阻力控制板料流動，減少依靠壓邊圈和凹模對板料的摩擦力的控制。避免摩擦力過大導致模具產生熱量，由熱膨脹致使凹模與壓邊圈間隙減小，增大摩擦力的惡性循環，降低生產穩定性。
保持壓邊圈和凹模間隙稍大於板料厚度是板料的壓力穩定實現的手段，實現的方法如下。
1
調整平衡塊，使凹模與壓邊圈的間隙均勻，平衡壓邊圈上的壓力，避免出現局部壓力過大或過小的現象。
2
圖5 壓料面受力分佈圖
壓邊圈與凹模的間隙大於板料厚度。通過調整平衡塊，調整壓邊圈與凹模的間隙C1，使C1=t+0.05mm，其中t為板料厚度，如圖5所示。
壓邊力F可以分解為作用於板料的壓力F1和作用於平衡塊的壓力F2，F1的作用是保證拉深時拉深筋能夠充分成形，並保證產生的阻力使與壓邊圈接觸的板料不發生起皺。因為壓邊圈與凹模間隙大於板料厚度，所以當壓邊力F增大時，增加的壓力大部分分解到F2作用於平衡墊塊上，而只有少量的分力分解到F1作用於板料上，用公式表示：F↑=F1+F2↑。因為F1無變化或者變化很小，所以壓邊圈對板料的摩擦力影響很小，而拉深筋的阻力為恆定數值，因此，板料流動的阻力可以保持較為穩定的數值。
3
重新調整平衡塊後，由於凹模和壓邊圈間隙增大，板料流動阻力減小，需要對局部拉深筋進行調整。
問題解決過程
01
拆卸平衡塊，對壓料面進行重新研磨，使研磨面著色均勻。
02
安裝並調整平衡塊，使壓邊圈與凹模間隙均勻，並且控制其間隙稍大於板料厚度（0.7~0.75mm）。此時，由於壓邊圈與凹模間隙比以前增大了約0.15mm，導致拉深時在同等壓邊力情況下，壓邊圈與凹模對板料的阻力減小，製件起皺嚴重，如圖6所示。
圖6 重新調整平衡塊後的拉深件狀態
03
根據重新調整平衡塊後的拉深件狀態，對起皺對應位置的拉深筋進行補焊加強處理，如圖7所示，以增大板料流動的阻力，解決起皺問題。
圖7 拉深筋調整方案
04
調整拉深筋後，拉深過程主要依靠拉深筋阻力控制板料的流動，製件成形質量良好，無起皺、開裂現象，如圖8所示。
圖8 調整拉深筋後的拉深件狀態
批量驗證
經過單批次1000件的批量生產驗證，連續拉深生產過程中製件未發生開裂、起皺和拉傷現象，經上述方案調整的拉深模能夠滿足批量穩定生產要求。
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