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1) 拉延工序一般是冲压加工的基本工序，是确保产品的形状的工序。一般冲压线生产是从这个拉延工序开始经过修边，切割，翻边，整形等工序完成最终产品。

2) 将产品照原来样直接成型比较难符合拉延的基本条件，所以大部分都不可能。所以有必要在考虑成型性的情况下在产品形象以外做出符合拉延条件的追加形状，而且一部分产品形状为了在后工序加工（不能通过拉延成型获得最终形状时），对一部分形状做变更。这种产品外追加做的形状必须有数值化的定义才能准确制作出形状。特别是最近因为做MODELING（建数模）作业，需要赋予更加准确的数值才能最终制作出与设计者的意图一致的形状。

3) 拉延的基本条件是BLANK HOLDER（抑制起皱用板）和凸模的形状。 压边圈就是为了造出凸模内的形状，为了抑制被拉进去的材料起皱，压住了材料本身的平面状的构造物。选错压边圈就会发生NECK（裂痕），CRACK（裂纹）及皱纹。PUNCH（凸模）是有着产品凸出来的形状的构造物。这些形状因相互关系及压边圈的影响造成各种塑性变型，也会造成各种不良现象，为了调整这些，需要将一部分形状做变更或添加的形式做调整。

4) 在拉延时产生的皱纹实际上无法在后工序中清除，所以大部分LAY OUT设计者在拉延时尽可能的让产品开裂的方式做设计。但是这样会造成制造模具后在模具调整阶段要投入很多的工数，所以不以推荐。最近因为出现很多成型性SIMULATION PROGRAM（模拟程序），能在事先做验证，所以能够事先做出更加准确的形状。但是因为现在还没有完美的成型性SIMULATION PROGRAM（模拟程序），所以希望有一定程度的准备做设计。

5) 产品形状较深或有突出形状时就做一次拉延比较困难。这种情况要做2个工序以上的拉延。而且因大型冲压的CUSHION STROKE（缓冲行程）是300mm，所以在拉延成型高度超过300mm时，实际上是无法成型的，一般超过200mm以上时成型也非常困难，而且批量生产时TROUBLE（故障）发生比较多，所以分成2个工序以上成型的情况比较多。

A.拉延工序的种类

1) 按压力源的分类

■ DOUBLE ACTION DRAW（双动拉延）

- 是主要用于大型冲压件的形态，上模的滑块有INNER（内部） OUTER（外部）两个种类，OUTER（外部）是固定BLANK HOLDER（压边圈）的，INNER（内部）是固定PUNCH（凸模）的。根据具体情况OUTER SLIDE（外部滑快）也有设置在下模的时候。

- 因为BLANK HOLDER（压边圈）的压力大，能发出一定的力度，成型比较容易，所以适合复杂形状的拉延，但是有要在后工序中翻过来投入，而且比单动拉延速度慢的缺点，所以最近不怎么使用。

- 下模因为是不能动的，所以为了防止BLANK（毛坯）材料的下垂的BLANK SUPPORT（材料支撑）或为了方便卸料的各种装置的安装比较容易。

图双动拉延模具

■ SINGLE ACTION DRAW（单动拉延）

- 是BLANK HOLDER（压边圈）的压力源，利用冲压床上的顶杆或利用模具下模的GAS SPRING（氮气弹簧）的类型，以前主要适用在中小型模具，最近因N/C CUSHION（数控缓冲）等的压力源的开发和模具技术的向上，也适用在了大型冲压件上了。

- 因为下模有缓冲上模滑块只有一个，所以有生产速度快的长处，但是材料压力源的强度会瞬间变化，而且比较弱，所以成型比较困难，而且压边圈形状不是平面有曲折时，特别是像TRUNK有着山的形态时，存在BLANK NESTING（毛坯嵌套：毛坯材料的固定）比较难的缺点。而且在下模组装BLANK SUPPORT（材料支撑）或LIFTER（举料架）比较难。

图单动拉延模具

■ TRIPLE ACTION DRAW（三动拉延）

- 以压边圈面为起点往上模侧和下模侧，两侧有凸出的形状时或做STRETCH FORMING（伸长成型）时在上，下模组装BLANK HOLDER（压边圈）。

- 压力源是基准侧使用现有冲压上组装有的缓冲（单动冲压）或外部滑块（双动冲压），非基准侧使用GAS SPRING（氮气弹簧）或URETHANE STRING（聚安脂绳）等。

- TRIPLE ACTION（三动）的情况大部分是TIMING（适时）很重要，所以要注意上下模的CUSHION STROKE（缓冲行程）。

1) 按成型方法的分类

■ 张出成型

- 是将产品拉起的成型方法，用压边圈紧紧压住产品的拉入面，使拉入最小化。产品是材料本身变薄，以本身的伸张率张出成型。这时要是材料不全部张出，只在局部张出的话就会常出现产品不良现象（NECK：裂纹, CRACK：开裂）

- 主要使用于需要强度，内部形状少，没有必要拉入材料的OUTER PANEL（外部件）成型，也有为了节省材料使用在INNER PANEL（内部件）的情况。

- 因为提高BLANK HOLDER（压边圈）压力有限，为了张出成型也有使用STRETCH FORMING（伸长成型）的情况。

- 一般材料的拉入要在5mm以内，伸张率适用在3% ~ 5%程度。拉入有5mm以上时提高BLANK HOLDER（压边圈）压力，调整内部形状的R，使在全部材料上形成均一的伸长。

- 做张出成型的时候也要好好考虑材料张出的方向。MAJOR STRAIN（主要张力）和MINOR STRAIN（次要张力）的差比较大时成型后制件的强度会变弱，要特别注意。特别是DOOR（门）受的影响比较大，设计时要注意。

■ 一般拉延成型

- 是指材料被拉入造成成型，是大部分冲压件成型的方法。

- 调整被拉入的材料，防止生成不良现象（皱纹，波段）的是压边圈（压皱纹板）。

- 材料在成型时也以本身的伸张率张出，大约延伸程度在10 ~ 15%之间，但根据具体产品有相当多的差异，所以希望收集类似产品的资料再做决定。

■ STRETCH FORMING（伸长成型）

- 是张出成型的一种，可以说是张出成型的极大化。

- 一般使用于强度不足的ROOF（顶盖）等；HOOD（引擎盖），DOOR（门）等因为添加产品以外的形状，材料耗费比较大，一般都有CHARACTER LINE（棱线）等，能充分确保强度，所以不使用。

- 内板是减小产品以外形状的长度，为极大化材料利用率时也有使用的时候。

- 使用于内板时因2次成型是张出成型，所以不能用在形状比较深的产品，主要用在形状深度较低的OPENING PARTS：可开启部件（MOVING PARTS : TRUNK：车尾箱，HOOD：引擎盖等）。

- 基本原理如下。

1阶段：上下模压边圈夹住毛坯材料。

2阶段： 上下模压边圈夹住毛坯材料的状态下，随着上模滑块下来，上下模压边圈也同时下降造成拉延成型。这时上模压边圈压力要比下模压边圈到最低点时的压力还要大才能完成正常的STRETCH FORMING（伸长成型）。

3阶段：拉延 成型完成后继续在上下模压边圈夹住的状态下，上模压边圈被压，跟着上模也下降。这时不会发生材料的拉入，只是以毛坯材料本身的伸张率成型。

A.拉延工序的成型方向

1) 成型方向基本上要设定时要选择不发生负角（INVERSE）的方向。后工序中使用CAM（斜契）或可以变换成型方向做加工的情况，在拉延中变更的形状不能有负角。而且最好是尽可能设定成在前后或左右方向上侧壁以一样的角度打开。

3) INNER（内板）零件产生左右高度差，但没有产生负角时，也有以车线的方向作为成型方向对成型性好的时候。

1) 在加工方向，初期PUNCH（凸模）和材料接触时，初期接触的点不能混淆。

■ 外板要是在初期接触点混淆了，外板的CHARACTER LINE（棱线）滑移，发生滑移线现象，所以最初材料与PUNCH（凸模）接触的点开始要使拉延深度就如同等高线一样在下端部位渐渐变宽。而且为了尽可能不在DIE FACE（压料面）上发生滑移现象，要维持好BALANCE（平衡）。

■ 上记的初期接触点尽可能在平面状态上看时让它成为一条直线比较好。如果不是一条直线的话，材料最初与PUNCH（凸模）接触时就不以线接触，而是只接触中间的一个点，所以在初期就起皱，即使最后能抚平皱纹，还会留下起过皱的痕迹，从而在表面发生不良现象的情况也常有。

A.PUNCH PROFILE（凸模分模线）和DIE FACE（压料面）

1) DIE FACE（压料面）

■ DIE FACE（压料面）是指产品成型之前在平面状态上将材料均匀的抓住，有着让制件不起皱和不起波段被均匀拉入的作用的BLANK HOLDER（压边圈）面上的形状。

■ DIE FACE（压料面）是最先在平面状态上压材料的，所以在压住毛坯材料的状态下不能让材料起皱。INNER（内部）部件有少量的皱纹时内部形状在产品最终成型阶段会吸收皱纹，所以也有可能没什么大问题；但外观部件皱纹到最后还留下来的时候比较多，即使皱纹被吸收，因为留下了皱纹的痕迹，所以被处理为不良品的情况也很多。

■ 设计LAY OUT时要准确掌握DIE FACE（压料面）形状，不要让它起皱。比较难判断会不会起皱时，用纸等东西造模型试试看，验证一下是否与自己的实际意图相符。

■ DIE FACE（压料面）在正面图上有面差的变化，在侧面图上也有面差的变化时上模和BLANK HOLDER（压边圈）抓住的瞬间会发生起皱，所以要注意。

■ DIE FACE（压料面）的长度比产品断面的长度更长时也发生起皱现象。内板虽然有内部形状吸收一部分皱纹情况，但是大部分情况都是到最终产品皱纹还留下来或留下痕迹，所以DIE FACE（压料面）的长度设计时一定要比产品形状短。

■ 设定DIE FACE（压料面）时要好好检讨WRAP LENGTH。WRAP LENGTH值不一定的话就容易起皱。WRAP LENGTH值不一定时对产品做设计变更或在产品外侧PUNCH（凸模）内面上加做个工艺补充或增加段，使拉延深度及WRAP LENGTH变化减少，从而使材料拉入量没有急剧的变化。

为了防止起皱的WRAP长度变化的倾斜度Θ

内板Θ≤ 12.5。

外板Θ≤ 4。

外板是高张力高强力钢板时Θ≤ 3。

■ 即使WRAP LENGTH满足上记条件，DIE FACE（压料面）的长度比内部形状设定的短，但是BLANK HOLDER（压边圈）靠CUSHION PIN（顶杆）支撑着的初期（压边圈和上模接触之前），因毛坯材料本身的重力，在BLANK HOLDER（压边圈）中心空的部分（凸模部分）垂下来的情况往往出现。这种情况也可以说是毛坯材料的长度比产品长度变长的情况，所以容易发生起皱。这时要增加BLANK SUPPOT（材料支撑）或缩短CUSHION STROKE（顶杆行程），使毛坯材料不在PUNCH（凸模）孔中下垂。

图因毛坯材料下垂的起皱

■ 一般DIE FACE（压料面）设定时最好是与产品的最高断面的高度一致（实际上WRAP LENGTH相同）。但是有2段以上的产品要是与最高断面保持一致的话，往往发生压料面长度比2段更长的情况。这时在2段会起皱，所以设计时要以2段为基准设定DIE FACE（压料面），最高断面要在伸张率的范围之内（伸张率20%以内）。

图产品有段形状时的压料面

■ OUTER（外板）部件要抑制材料的拉入才能确保强度。一般设定拉延长度时要确保表面伸长率2~3%。DOOR OUTER（门外板）在30mm程度的深度MAJOR（主要）及MINOR（次要）STRAIN（张力）达到最大，因而能确保强度。判断材料拉入有没有抑制的最好的方法是上下BLANK HOLDER（压边圈）抓住材料的状态和产品完成的状态做比较，确认一下拉进去的材料量是不是在5mm以内。

■ OUTER（外板）部件中像FENDER（翼子板），SIDE OUTER（侧外板）等成型深度比较深的部件的表面伸长率超过5%以上时因材料厚度变薄容易起波段，所以要让材料有一定程度被拉入做成型。

■ 因表面的凹凸，面差，深度等原因，表面长度（WRAP LENGTH）的相差比较多的部位需要在产品外侧（PROFILE内部）添加工艺补充或段（STEP）等方法减少表面长度的相差，使材料拉入量没有急剧的变化。

■ 外板是在最初接触面往左右拉入的材料的长度发生差异的话，最初接触面往拉入比较多的方向滑移，致使发生滑移线现象，涂妆后也会留下线条。要想防止滑移线现象就要设定DIE FACE（压料面）时让左右侧材料拉进的长度一样。

1) PUNCH PROFILE（凸模分模线）

■ PUNCH PROFILE（凸模分模线）是指压住材料调整材料的拉入程度的BLANK HOLDER（压边圈）和造出产品的形状的PUNCH（凸模）的分割线。

■ 一般PUNCH PROFILE（凸模分模线）是在底点状态看时（完成成型的状态），应位置在BLANK HOLDER（压边圈）的平面状态上的第一个段开始的地方。这是为了满足压边圈将材料第一次抓住时不让它起皱，是就以压边圈形状压造材料的条件。

■ CORNER（拐角处）的PROFILE（分模线）的设置要尽量靠近侧壁。侧壁有2段时因为考虑到起皱，所以在形状面设置吸皱用BEAD（拉延筋）或者检讨一下要不要追加REDRAW（2次拉延）模具。

■ PUNCH PROFILE（凸模分模线）要除了外板的一般部件尽可能都要设置在产品内，这对材料利用率方面和成型性方面（防止起皱）看都比较好。

■ 外板的PROFILE（分模线）设定要考虑制品的强度能做张出成型为方向做设定。虽然最好是以2~3以上的身长率拉伸为方向做设计，但像SIDE OUTER（侧外板），FENDER（翼子板）等成型深度比较深的部件拉伸5%以上时材料变薄，有起波段的可能，所以要让材料拉入着成型。

图张出成型时分模线设定方法

■ 内板要以表面伸长率超过2~3%以上为方向设置PUNCH PROFILE（凸模分模线）及DIE FACE（压料面）

■ 在产品表面因凹凸形状及成型深度的差异WRAP LENGTH的变化比较严重时可能发生起皱，所以要考虑余肉（工艺补充），BEAD（拉延筋），STEP DRAW（阶段拉延）等尽可能减少WRAP LENGTH的差异。

■ PROFILE（分模线）要设置，绘制主截面后使材料利用最佳化为方向做设置。即，对决定BLANK SIZE（材料大小）的点确认，设置后，以这个点为基准设置PROFILE（分模线），这个点以外的部位要考虑成型性及SCRAP CUTTER（废料刀）的强度做设置，需注意BLANK SIZE决定点不能被调换。

图以材料大小为基准设置分模线的方法

■ 设定PROFILE（分模线）时优先考虑成型性。

- CORNER RADIUS（RC：拐角半径）要在一般的张出成型中比成型深度要大。（RC ≥ H）材料利用率上没有问题时考虑机器加工设置为R 40以上的情况比较多。

- DEEP DRAW（深拉延）时在CORNER（拐角处）在RC ≒ H范围内才可能成型

- 在拥有比较窄的PROFILE分模线的拉延中末端部分成DEEP DRAW（深拉延） 的情况较多，所以要注意。如下记的末端部位PROFILE（分模线）上拉延深度H最大在（0.7 ~ 0.8）范围内才能够成型，设定为RC ≒ (0.15 ~ 0.3)程度。但是将RC大到0.5程度的话H就降低到最大0.5。RC 是0.1以下的话，可成型的拉延深度就变的更低。

- 末端的PROFILE（分模线）设定时一般与拉延一样设置，随着BLANK SIZE（材料大小）减小，制品形状往侧壁去的SEMI OPEN DRAW（仿开口拉延）能到H = 5RC为止可以成型。

■ DRAW PROFILE LINE（拉延分模线）在BLANK SIZE（材料大小）决定点上考虑成型性后最好是设置在接近修边线的部位。SCRAP CUTTER（废料刀）尽可能要在BLANK SIZE（材料大小）决定点以外的有空位的地方设置，要是别的地方也是与BLANK SIZE（材料大小）决定点在同一个位置，就要考虑SCRAP CUTTER（废料刀）的强度设置PROFILE（分模线）。

图PROFILE（分模线）制图方法

■ 外板的SHOCK LINE（冲击线）在外板面的话就造成不良制件。要防止SHOCK LINE（冲击线）的生成，在最初BLANK HOLDER（压边圈）抓住材料的状态下上模下来最初与凸模接触的点到PUNCH PROFILE（凸模分模线）的距离要比产品成型后的产品长度要大。当然最终产品在成型时以2% ~ 5%左右的伸长率拉伸，但因为靠伸长率拉伸的量很难预测，所以希望计算时要考虑拉伸的量不稳定。

图防止冲击线的分模线设定

有STEP（段）时由于上模DIE R也发生SHOCK LINE（冲击线）。为了消除这种SHOCK LINE（冲击线）就要如同上面所说的PROFILE（分模线）上的SHOCK LINE（冲击线）一样变更成型角度后尽可能的避开急倾斜的方法比较好，但是大部分情况发生在局部，所以变更成型角度比较困难的情况比较多。如果引发SHOCK LINE（冲击线）的DIE R是为了TRIM（修边）而做的工艺补充，就直接弄平，再变更成型深度，再做CAM CUT（侧切）就有可能避开SHOCK LINE（冲击线），但是要是制品的一部分，没有办法的情况以镀铬为前提忽略掉也没关系。这种SHOCK LINE（冲击线）与上述的因PUNCH PROFILE（凸模）的SHOCK LINE（冲击线）不同，大部分都是经过烤漆就看不见了。但是预计会出现因为持续的滑移，发生SCRATCH（伤痕）现象，如果发生SCRATCH（伤痕）现象就会给外板带来损伤，所以要通过镀铬等方法树立防止对策。

■ DRAW PROFILE LINE（拉延分模线）在除了为提高材料利用率的情况外，都要尽可能直线化，将全部PROFILE（分模线）缩短，要防止发生制件的起皱及材料聚集的现象。

内部形状展开方法

1) 做FLANGE（翻边），RESTRIKE（整形）等加工时拉延形状尽可能在基本延长面上柔和的处理，尽量接近最终形状造型才能在后工序成型时的变形少，成型量也少。

■ 在后工序中为了做FLANGE（翻边），RESTRIKE（整形），拉延展开的形状也是成型要最大限度的类似于最终制品形状，就能最小化因SPRING BACK（回弹）等的变形。特别是外板没有这种形状就会在TRIM（修边）后因整体的强度不足PANEL LOADING（制件送料）及UNLOADING（卸料）时会有变形的情况，所以一定要造型。但是，CORNER（拐角处）部位是外板的时候容易发生凹凸现象，所以从50 ~ 100mm区间开始渐变，以与外板面同一高度做渐变处理比较好。

图接近于最终形状造型的形状

■ 这么造型后PUNCH R（凸模R）要在最小5R以上才能在DRAW（拉延）时避开NECK（裂纹），CRACK（裂缝）。由于直角翻边等原因PUNCH R（凸模R）不到5R时做OVER DRAW（过拉延）将PUNCH R（凸模R）扩大到5R以上成型，然后要在后工序成型时做成原来的制品模样。

■ TRIM（修边）或被切的面要以TRIM（修边）工序的冲压方向为基准设置成外板在上、下±15°，内板在上、下±25°以内才能防止因BURR（毛刺）的不良现象。超出这个条件以内就要考虑CAM CUT（侧切）。

1) 产品的末端部位直接处理就在成型上出问题的情况比较多，所以大部分情况都是延长末端部位柔和的处理或添加工艺补充来解决。

■ 制品的末端部位有段时将那段直接延长就容易发生起皱，所以要如下图做渐变处理消除段。当然各部位要赋予最少5R以上，有可能的话10R以上的R值。但是，添加段的时候大部分会添加在制品的外侧，因此对材料利用率不好，所以为了使添加部位最少化，考虑各种因素做设计。

■ PUNCH PROFILE（凸模分模线）的变化严重时容易发生凹凸现象，所以将PUNCH PROFILE（凸模分模线）直线化，添加工艺补充，调整材料流动防止凹凸现象。

■ 特别是外板为了防止末端部位的凹凸现象，在末端部位做与外板面同一高度的工艺补充，柔和的做处理的情况较多。

1) 局部的形状，EMBOSS（浮雕），JOGGLE（齿合扣）等成型后一般其深度会降低。这种时候要先预测这个量事先在模具上反映出来才能在实际制件上有正确的尺寸。

1) 车体组装的时候由于单件PANEL（制品）的公差、SPRING BACK（回弹）等原因，会有车体的大小往车体的前后、左右、上下方向增大的情况。为了防止这种情况要提前对关联部件的接合面或接合FLANGE（翻边）做调整，一般是以–方向调整，这个调整的值就叫车体的保正值。车体保正值的决定不仅需要冲压负责人，还需要车体负责人，Q/C等相关部门一起做决定，而且要在模具设计之前事先决定才能反映到模具D/L图上。保正量以前是1mm以上，最近随着模具的N/C加工成为一般化，模具精度向上，车体的保正量也是减小的趋势。

1) 形状的SPRING BACK（回弹）量虽然有一部分制件以到现在为止的经验为基础适用一部分的情况，但是大部分情况因为预测困难所以事先适用比较困难。一些SIMULATION PROGRAM（模拟程序）虽然有分析功能，但现在因为还没有完美的程序，所以模具制作后一般只修改出问题的部位。

像SIDE OUTER（侧外板）这样的大型制件由于直接成型时因冲压机械的特性引起中央部位下垂现象，造成制件整体变形，所以要对中央部位下垂现象的对策做研究。

1) 外板由于本身的重力中心下垂，容易发生在中央部位制件凹进去的现象。考虑这种下垂量，制作模具时会有提高一点中央部位制作的情况，这种就叫做OVER CROWN（过隆起）。MODEL（模型）制作时在MODEL（模型）上以手工反映出OVERCROWN（过隆起）量来制作，但最近以MODELING DATA（数模）做N.C加工，所以反映这个比较难，因此为了产品的设计，制作CLAY MODEL（泥塑模型）时事先检讨制件强度后，再反映出来是现在一般趋势。

图PUNCH（凸模）‘R’和DIE（模具）‘R’

1) rp未满5时因拉延性不好，容易发生NECK（裂纹）、CRACK（裂痕），所以为了在拉延中增大R，就要考虑OVER DRAW（过拉延）。

1) CORNER（拐角处）部位的PUNCH R（凸模R）相比直线部位，PUNCH（凸模）肩部有集中伸长力的作用，所以rp要比直线部位大。

1) rd小弯曲阻力就增加，使拉入被抑制。过于小的时候虽然有抑制起皱的作用，但发生NECK（裂纹），CRACK（裂缝）；过于大的时候弯曲阻力减小，材料拉入量增多成为其皱的原因。

■角BEAD（拉延筋）：比圆形BEAD需要更强的拉伸力时使用，主要使用在外板等成型深度低时。

1) BEAD（拉延筋）形状选择方法

■ 拉延侧壁接近直角时使用圆形BEAD（拉延筋）。

■ 拉延侧壁倾斜，以工艺补充调整材料的拉入时，因为与张出成型相近（主要是外板），所以主要使用角度BEAD（拉延筋），但需调整BEAD（拉延筋）形状的R。

■ 拉延深度低，没有工艺补充或较低，需要在前期给予均一的张力时使用STEP BEAD（阶段拉延筋）。

■ 强度没有问题时尽可能用STEP BEAD（阶段拉延筋）才能极大化材料利用。最近因为在拉延模具上镀金的时候比较多，所以BEAD（拉延筋）的磨损也不成大问题。

2) BEAD CENTER LINE（拉延筋中心线）的位置和高度的变化。

■ BEAD CENTER LINE（拉延筋中心线）的位置按照上述所说的基本值，但废料部分比较多的时候（特别是拐角处），为了防止在凹进去的部位发生CRACK（开裂）将DIE（模具）R加大的情况比较多，所以要事先让BEAD CENTER LINE（拉延中心线）离PUNCH PROFILE（凸模分模线）远一点，使加大DIE R时与BEAD（拉延筋）没有干涉。

■ CORNER（拐角处）因为材料不会被拉入，所以一般不设置拉延筋。

■ 从BEAD（拉延筋）末端约50mm的区间，渐变拉延筋高度到0。

5) BEAD（拉延筋）起到调整制件的成型量的作用，所以为了确保制件成型的稳定性，最终制件成型后BLANK（毛坯）末端要在BEAD（拉延筋）末端上确保5mm以上。

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五金冲压模具设计综合工厂实践案例讲解