CN101104189A - 一种加工高张力材料零件的拉延工艺及其拉延模具 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种加工高张力材料零件的拉延工艺及拉延模具，模具包括有上模、下模、压边圈和顶杆等部件，为了克服现有的模具结构的不足，将上模或压边圈上的拉延筋改为单独的工艺胀形筋，并固定在下模两侧，并在压边圈上对应开有容工艺胀形筋通过的通槽，工艺胀形筋的高度控制在当压边圈运行到下死点时，工艺胀形筋约高于压边圈的压料面，一般控制在高于压边圈的压料面10－25mm左右，工艺胀形筋下端连接调整垫片。本发明主要适用于抗拉强度600MPa以上的高张力零件成型，使其在高张力材料拉延过程中，板材充分塑性变形，减小零件反弹和扭曲的趋势，达到零件尺寸固化的目的。

Description

一种加工高张力材料零件的拉延工艺及其拉延模具

【技术领域】

本发明涉及一种模具结构及工艺。

【背景技术】

为了减少汽车尾气排放量，同时提高的碰撞安全性能，目前的汽车设计都力求在保证汽车安全性的同时，尽量减轻汽车各部件的重量。鉴于此，高张力材料使用将成为汽车用材的趋势。

根据国际上对超轻钢汽车的研究(ULSAB-AVC)，把屈服强度在210～550N/mm²范围内的钢板称为高强度钢板(即高张力材料)；屈服强度大于550N/mm²的钢板称为超高强度钢板。根据强化机理的不同又分为普通高强度钢板和先进高强度钢板。其中，普通高强度钢板主要包括高强度IF(无间隙原子)钢、烘烤硬化钢、含磷(P)钢、各向同性(IS)钢、碳-锰(C-Mn)钢和高强度低合金(HSLA)钢；先进高强度钢主要包括双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢、复相(CP)钢、贝氏体(BP)钢和马氏体(MP)钢等。如由瑞典SSAB公司生产的DP800，其屈服强度500-640，抗拉强度800-950，延伸率10(DP即双相钢，由铁素体和马氏体组成，马氏体以孤岛的形式分布在铁素体基体上，其中马氏体的含量在5～20％。，材料的强度随马氏体含量的增加而增加，强度范围是500～1200Mpa。双相钢具有较低的曲强比，较高的加工硬化指数，高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。这些高张力材料不仅强度高，成型性好，更重要的它可以满足在减轻重量的同时增加安全性。但是，高张力零件成型目前存在以下四个难点：1、成型压力大，普通压机不能满足成型力的要求；2、成型模拟不准确，零件最容易出现的反弹和扭曲现象，用一般的模拟软件提供的结果实用性差。3、成型极限受到严格限制，高张力材料一般俗称“双高”，抗拉极限高(抗拉强度在600Mpa以上)、屈服极限高。因此制作封闭式拉延的零件，其拉延深度受限。4、零件精度难以控制，由于零件反弹和扭曲造成精度很难达到理想值。

根据申请人对现有普通金属板材成型模具应用到高张力材料零件的成型中的研究发现，采用的普通成型模具中，其中拉延模具的结构对高张力零件成型产生较大影响。现有的拉延模具的有图1-图3所式的方式，它们都是在压边圈2或上模1上设置拉延筋4，该结构的缺点是当模具向下运动时，压边圈12将材料压死同时向下运动时拉延筋4就已经开始对材料3起作用，参见图2，使板材没有充分的塑性变形，工序件的定形性不强，当零件经过切边工序后反弹和扭曲现象严重，这样为克服反弹现象对整形模提出了更高的要求，从而增加了整形模具的制造和调试周期。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种改进结构的、用于加工高张力材料零件的拉延模具，使其在高张力材料拉延过程中，防止和克服材料的反弹和扭曲。

本发明采用的技术方案如下：

一种加工高张力材料零件的拉延模具，包括有上模、下模、压边圈和顶杆等部件，为了克服现有的模具结构的不足，将上模或压边圈上的拉延筋改为单独的工艺胀形筋，并固定在下模两侧，并在压边圈上对应开有容工艺胀形筋通过的通槽，工艺胀形筋的高度控制在当压边圈运行到下死点时，工艺胀形筋约高于压边圈的压料面，一般控制在高于压边圈的压料面10-25mm左右。

为了保证强度，工艺胀形筋不可能设计得太高，因此其下端通过螺钉与下模上的固定座连接固定。同时，为了根据不同的情况调整工艺胀形筋的高度，在工艺胀形筋和固定座连接之间设置有调整垫片，调整垫片可配套准备有具有不同厚度的多片，以根据需要使用，达到调整工艺胀形筋高度的目的。

根据零件强度的需要，所述工艺胀形筋可以为一整条，或分断的若干条。

本发明还进一步提出利用上述拉延模具对高张力材料零件进行拉延的工艺：

首先，根据样件反弹程度及发兰边状态确定工艺胀形筋的安装高度，通过选择合适的调整垫片来调整工艺胀形筋的高度，最后将它们与下模的固定座固定连接；

然后将高张力板材放到下模上，使上模向下运动，下行到一定位置，与压边圈一起将高张力板材压死，压边圈也同时向下运动；

当上模继续下行到一定位置，工艺胀形筋从压边圈的通槽中逐渐升出，对高张力板材施加反向的拉力，到模具运行带下死点时，工艺胀形筋高度达到最高值，零件形状固化完成。

可见，本发明突出的结构改进体现在以下两个方面：

1、将普通的拉延筋改为工艺胀形筋并固定在下模上，随着压边圈的下移，工艺胀形筋逐渐升出压料面，使材料的进料阻力逐渐增加，并且在下死点的时候由工艺胀形筋给材料施加强大的反向拉力以致大于屈服极限，从而达到零件尺寸固化的目的。

2、工艺胀形筋太高，零件易破；太矮，不能达到材料塑变极限。因此在工艺胀形筋与模座之间嵌有高度可调的垫片，在试模时可以通过调整垫片数量使工艺胀形筋的高度达到最优值。高张力板材拉延模试模，一般工作量很大，因此垫片的使用可以大大降低试模时的难度和周期，在试模时可通过快速调整垫片数量，从而调整筋的高度，最终可对比各种高度下的零件品质，从而达到快速优选的结果。

本发明主要适用于抗拉强度600Mpa以上的高张力零件成型，可使板材充分塑性变形，减小零件反弹和扭曲的趋势，从而达到零件尺寸固化的目的。

【附图说明】

图1至图3为现在一般的拉延模具的工作状态示意图；

图4为一种高张力板材制造的汽车侧围下槛板加强件的简图；

图5为本发明的拉延模具的结构示意图；

图6、图7和图8为本发明拉延模具运动状态I、II、II的示意图；

图9为其中工艺胀形筋部位主要结构；

图10为零件对比情况。

【具体实施方式】

图4为需要用高张力板材制造的汽车侧围下槛板加强件(已切边)，该零件属于安全性能零件，在车身上的作用很重要。该零件特点为：1、零件的总长度达到2m，很容易出现扭曲现象。2、零件为封闭拉延；3、零件选用的材料为DP800，属于典型的“双高”零件，其精度控制很难。

结合图5和图9，本拉延模具包括有上模1、下模10、压边圈2、工艺胀形筋5和顶杆9等，在上模1上设有排气管12、顶销11，压边圈2上设有平衡块6，侧面设有导板7，下方设有墩死块8等部件。其中工艺胀形筋5固定在下模10两侧，其下端是通过螺钉与下模10上的固定座13连接固定，在压边圈2上对应开有容工艺胀形筋5通过的通槽，在工艺胀形筋5和固定座13连接之间设置有调整垫片14，工艺胀形筋5的高度控制在当压边圈2运行到下死点时，工艺胀形筋5略高于压边圈2的压料面10-25mm左右。

用上述模具加工图4所示的汽车侧围下槛板加强件，过程如下：

首先，根据样件反弹程度及发兰边状态确定工艺胀形筋5的安装高度，通过选择合适的调整垫片14来调整工艺胀形筋5的高度，最后将它们与下模的固定座13固定连接，然后将高张力板材3放到下模10上，参见图6，模具处于运动状态I。

参见图7，使上模1向下运动，下行到一定位置，与压边圈2一起将高张力板材3压死，压边圈也同时向下运动，此时工艺胀形筋没有起作用，此时模具运动状态II。

见图8，当上模1继续下行到一定位置，工艺胀形筋5从压边圈2的通槽中逐渐升出，对高张力板材3施加反向的拉力，对材料的拉应力逐渐加强，当到模具运行带下死点时，工艺胀形筋高度达到最高值，这样材料拉应力瞬间加大，超过材料的屈服极限，零件形状固化完成，模具处于运动状态III。

通过对零件切边后与采用普通拉延模具加工的零件进行对比，见图10，A为通过本发明的拉延模具加工的零件，B是采用普通拉延模具加工的零件，对比可见通过本发明的拉延模具加工的零件A的发兰边和侧壁品质有很大的好转，发兰边更平整，侧壁的反弹有很大改善。

Claims (5)

1.一种加工高张力材料零件的拉延模具，包括有上模、下模、压边圈和顶杆，其特征在于：在所述下模的两侧安装有工艺胀形筋，在压边圈上对应开有容工艺胀形筋通过的通槽，工艺胀形筋的高度为当压边圈运行到下死点时，工艺胀形筋高于压边圈的压料面10-25mm。

2.根据权利要求1所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于：所述工艺胀形筋下端通过螺钉与下模上的固定座连接固定，并在它们之间连接调整垫片。

3.根据权利要求1或2所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于：所述调整垫片配套准备有具有不同厚度的多片。

4.根据权利要求1或2所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于：所述工艺胀形筋可以为一整条，或分断的若干条。

5.利用权利要求1或2所述的拉延模具对高张力材料零件进行拉延的工艺，其特征在于：

首先，根据样件反弹程度及发兰边状态确定工艺胀形筋的安装高度，通过选择合适的调整垫片来调整工艺胀形筋的高度，最后将它们与下模的固定座固定连接；

然后将高张力板材放到下模上，使上模向下运动，下行到一定位置，与压边圈一起将高张力板材压死，压边圈也同时向下运动；

让上模继续下行，到一定位置，工艺胀形筋从压边圈的通槽中逐渐升出，对高张力板材施加反向的拉力；

使模具运行带下死点时，工艺胀形筋高度达到最高值，完成零件形状固化。

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