覆盖件模具的制造水平是影响模具企业业务水平的重要因素。客户对制件质量要求不断提高，不再仅仅停留在制件型面内无缺陷，对压料面及工艺补充面部分的要求也越来越高。其中，拉深压料面状态在一定程度上决定了制件A面（正面）拉深充分性，对制件的外观质量有较大影响。

拉深压料面的质量问题主要是压料面起皱，从现场覆盖件拉深状态看，在统计的48副拉深模中仅28副拉深模的压料面状态良好，模具合格率仅为58.3%，处于低水平状态。压料面起皱成为制约模具企业设计与制造水平的不利因素，解决压料面起皱问题是模具企业技术攻关的重点课题之一。

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压料面起皱原因分析

原因分析

在整个模具制造周期中，影响模具质量的有设计、加工制造与现场调试等3个主要环节。针对这3个环节对拉深压料面起皱的直接原因进行分析与排除，发现导致压料面起皱的主要原因是压力机精度不足、加工数模处理不合理、CAE理论压边力比实际调试所用压边力小、虚拟筋与真实筋对应不准确等，它们占压料面起皱原因的75%。表1是现场统计的5个项目中拉深压料面情况。

表1 现场拉深压料面情况 副

图1为现场拉深压料面起皱的案例，可以看到压料面出现了严重的起皱问题。

图1 现场拉深压料面起皱案例

关键因素分析

经分析，导致拉深压料面起皱的关键因素有压力机顶杆精度差、加工数模处理不合理、CAE理论压边力较实际调试所用压边力小、虚拟筋与真实筋对应不准确等。

（1）压力机顶杆精度差。机床设备的老化必然带来顶杆的精度降低，图2所示现场压力机顶杆与拉深模上接触顶杆的柱子之间存在明显的间隙，导致冲压过程中压边圈受力不均匀、板料流入不均匀，影响拉深效果。

图2 现场压力机顶杆

图3所示为1模2件拉深模左右件的现场拉深状态，通过对比可以看出左件压料面起皱明显，右件压料面只有轻微起皱，左右状态不一致。由此可见，设备的老化导致压力机顶杆精度差是拉深压料面起皱的关键因素。

（a）左件拉深状态

（b）右件拉深状态

图3 1模2件拉深模左右件现场拉深状态

（2）加工数模处理不合理。加工数模设计过程中需要对压料面进行偏差处理，但没有相关的企业设计标准。经现场确认，压料面起皱部位主要在压边圈偏差处理区域，而压料面偏差处理不当是造成压料面起皱的关键因素。一般加工数模压料面偏差处理如图4所示，板料在偏差区域处于自由状态，在拉深进料过程中很容易发生自由压缩变形而起皱。

图4 一般加工数模压料面偏差处理

（3）CAE理论压边力较实际调试所用压边力小、虚拟筋与真实筋对应不准确。在前期工艺与CAE阶段，没有一个严格的压边力设定标准。现场调试按理论压边力设定，压料面闭合时无法使拉深筋形状完全成形，从而导致压力面起皱，如图5所示。

图5 压料面闭合时起皱

由于不合理的压边力会导致拉深过程中压边圈与上模之间的间隙增大，板料压料面在自由无约束状态下进入凹模，容易产生压缩变形而起皱。另外，大量的现场调试工作表明，工艺设计中由CAE分析的虚拟筋转换得到的真实筋往往需要在现场大量地打磨和调整，无法保证虚拟筋与真实筋对应准确。

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解决拉深压料面起皱的方法

根据上述分析，通过加工数模处理、压边力设定以及虚拟筋与真实筋转换的方法解决拉深压料面起皱问题。

新的压料面偏差处理方案

采用新的压料面偏差处理方案，改进之前不合理的偏差处理。压料面制作遵循“外松内紧”的原则制作，新的压边圈加工数模处理示意图如图6所示，具体设计方法为：

图6 压边圈加工数模处理示意图

（1）坯料尺寸以外的20mm范围内压边圈型面降低0.2mm，与坯料尺寸内的压边圈型面之间直接形成断差，坯料范围内全部与模具型面符合。

（2）拉深筋以内的管理面设计0.05mm的模具间隙补偿。

新的压料面偏差处理方案，既保证了压料面的偏差区域，又不影响上模与压边圈之间的间隙，使坯料所有区域都处于受压状态。这样，在拉深过程中坯料就不会出现悬空状态而导致起皱。

基于Dynaform的拉深计算

利用Dynaform软件的四边形壳单元网格及其自适应技术，可以准确地计算基于真实筋的拉深分析。基于Dynaform的拉深计算，不仅可以预测前期工艺设计的真实筋在压料面闭合过程中的起皱风险、压边力是否合理的问题，还可以经过不断调整与验算得到与虚拟筋一致的真实筋，并模拟出准确的压边力值。

图7（a）为某背面外板采用Dynaform计算前的拉深模拟结果，显示拉深后的压料面有明显的起皱，且起皱范围较大。经过拉深计算调整后，压料面平整，起皱问题得到有效解决，质量良好，如图7（b）所示。

(a)计算前的

(b)计算调整后

图7 拉深模拟结果

从图7所示结果看，基于Dynaform的拉深计算取得较好的效果。如果现场调试按计算后的理论值设定压边力，可有效预防和控制拉深压料面的起皱问题。

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现场改善效果确认

利用上述改善措施指导工艺数模设计，得到了合理的压边力值和准确的真实筋形态，按照新的偏差处理方式设计加工数模，经过现场模具加工与调试，实际压料面状态得到明显改善。图8是改善后的某外板件现场拉深状态，显示实际压料面质量良好，与CAE分析状态一致性高，取得了预期效果。

图8 改善后的某外板件现场拉深状态

对改善后的拉深压料面情况进行统计，结果如表2所示。在统计的7个新项目23副覆盖件拉深模中，仅有2副模具不合格，其余压料面状态都无起皱现象，合格率达到91.3%，压料面起皱问题得到解决。

表2 改善后拉深压料面情况 副

▍原文作者:张振东

▍作者单位：安徽工程大学