CN101164715B - 一种诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具。其包括：凸模(3)、凹模(11)、压边圈(4)、凸模固定板(2)、凹模垫板(7)、下模板(1)、上模板(6)、上模垫板(8)、推件块(9)、弹簧(10)，所述凸模(3)通过螺钉与凸模固定板(2)相连，所述压边圈(4)通过螺钉与下模板(1)相连，所述凹模(11)与凹模垫板(7)、凹模垫板(7)与上模垫板(8)、上模垫板(8)与上模板(6)之间通过螺钉相连。本发明实现了对板料三维变形回弹缺陷的诱发，与实际冲压变形过程具有良好的相似性，具有较好地调整板料冲压工艺参数的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种板料成形技术，特别涉及一种诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具。
背景技术
目前各种高强度钢板材和铝合金板材在机械产品结构件中的应用越来越广泛。这些板材成形后的回弹量比传统板材成形后的回弹量大。需要建立一定的方法或规范考核这类板材冲压成形后的回弹特性，并分析工艺参数对板料回弹的影响。
现有的回弹评价(如V型弯曲和U型弯曲)大多为简单弯曲型评价方法。V型弯曲法是通过测定试件V型弯曲加载前后的侧壁倾角确定试验材料的回弹量；U型弯曲法是通过U型弯曲成形后测量侧壁及两翼分别与垂直面和水平面的夹角α、β。上述方法具有回弹易诱发、测量简便等优点，但与大多数汽车零件在冲压过程以拉伸为主的实际变形方式差异很大。其次，由于该模具设计未考虑板面宽度方向的变形，仅能模拟板料的二维变形后的回弹，不适用于复杂零件三维变形后回弹的预测和控制。
美国福特汽车公司Z.Cedirc Xia、Craig E.Miller、Maurice Lou、美国钢铁公司Ming F.Shi、A.Konieczny、X.M.Chen和美国国家标准与技术研究所Thomas Gnaeupel-Herold联合发表了“A BenchmarkTesting for Springback：Experimental Procedures and Results ofa Slit-Ring Test”(美国汽车工程师协会SAE论文，编号：2005-01-0083)(回弹的标准试题测试：试验过程和圆环切割测试结果)一文，提出一种板料冲压成形回弹的测量和评价方法。该文提出采用圆筒形件拉伸后，从圆筒的中间部位水平切割两次后获得一条封闭的环带，然后将该环带再沿轴向垂直切割而变成开口的金属条状，通过测量开口的宽度比较不同材料(包括铝合金板、普通板材和高强度钢板材的回弹特性)。上述方法的问题在于：(1)由于圆环拉伸为轴对称变形，其应变依然属于二维变形，因此回弹的度量方法与冲压成形回弹的评价存在差异；(2)测量过程复杂，需要切割三次；3)所测回弹是间接回弹，而且回弹量易受放置方式的影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具，用于评价不同板料拉伸成形的回弹特性，和评价不同工艺参数对板料拉伸成形回弹的影响。
为实现上述目的，本发明的一种诱发板料成形回弹的非对称拉伸成形模具，包括：凸模3、凹模11、压边圈4、凸模固定板2、凹模垫板7、下模板1、上模板6、上模垫板8、推件块9、弹簧10，所述凸模3通过螺钉与凸模固定板2相连，所述压边圈4通过螺钉与下模板1相连，所述凹模11与凹模垫板7、凹模垫板7与上模垫板8、上模垫板8与上模板6之间通过螺钉相连。
所述压边圈4上设置有肩型导柱5，所述压边圈4通过肩型导柱5与凹模11滑动连接。
本发明的模具结构采用非对称拉伸模具结构，这样板料在该模具成形时变形方式为拉伸变形，这与实际冲压变形板料以拉伸变形方式为主相一致。同时，由于该模具为非对称模具，在变形方式上属于三维变形。同时，试件切割后产生较大的弹性变形，回弹的形式也与实际产品的回弹形式比较接近。
利用本发明提出的模具结构冲压成形出的零件，沿垂直于长边的方向切割两次即可诱发出比较大的回弹量，切割次数减少。模具侧壁形状不对称，一侧长直壁的截面形状为直线，而另一侧长直壁的截面形状为曲线，这样可以比较模具或零件的几何形状对回弹量的影响。该模具结构还可以通过更换系列化的凸模、凹模，成形出不同尺寸的冲压件，从而可以考察工艺参数对回弹的影响。
在模具结构中设置了肩型导柱，可以实现良好的导向和定位。试样在放置后和变形过程中不会产生偏移，因此试验重复性和再现性较好。
本发明实现了对板料三维变形回弹缺陷的诱发，与实际冲压变形过程具有良好的相似性。同时，本发明具有较好地调整板料冲压工艺参数的特性，可以深入研究压边力、拉延筋强度对高强度钢板零件冲压成形中回弹产生的影响规律。
附图说明
图1为诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具结构示意图；
图2为模具的下模部分示意图；
图3为模具的上模部分示意图。
具体实施方式
图1为本发明的诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具结构示意图，包括：凸模3、凹模11、压边圈4、凸模固定板2、凹模垫板7、下模板1、上模板6、上模垫板8、肩型导柱5、推件块9、弹簧10。连接关系为：凸模3通过螺钉与凸模固定板2相连，并与冲压设备的下置运动机构相连；压边圈4通过螺钉与下模板1相连，并与工作台相连；压边圈4通过肩型导柱5与凹模11滑动连接；凹模11通过螺钉与凹模垫板7、上模垫板8和上模板6相连，并与设备的上滑块相连。
图2为模具的下模部分示意图，下模部分包括凸模3、压边圈4、凸模固定板2、下模板1、肩型导柱5。图3为模具的上模部分示意图，上模部分包括凹模11、凹模垫板7、上模板6、上模垫板8、推件块9、弹簧10。
本发明专利使得板料拉伸成形过程和回弹按照以下方式实现：首先，凹模11和与其连接的凹模垫板7、上模垫板8和上模板6一起随设备上滑块下行到一定高度，与下工作台面相连的压边圈4通过肩型导柱5与凹模11的导向，带动压边圈4上行一定距离，保证放置在压边圈4上的板料与凹模11接触并保持一定的压边力。然后，在压边圈4和凹模11保持静止的状态下，凸模3上行不同的距离，拉伸成形出不同深度的零件，此时弹簧已经处于压缩状态，对拉伸件已产生了一定的反顶力。拉伸成形后模具卸载，与上滑块相连的部分、与下工作台相连的部分和凸模部分复位到初始状态，弹簧的复位顶出拉伸成形零件。
取出拉伸零件后，采用电火花线切割的方式在冲压件的中心位置，沿垂直于冲压件长直边的方向切割出20～30mm宽度的带法兰的“U”形部分，此部分的弹性变形得到释放，使回弹后的轮廓形状尺寸与未切割前的该部分的轮廓尺寸发生偏离。
本发明特点是：(1)凸模前后轮廓形状不对称，可以利用模具成形的零件切割后比较几何形状对回弹的影响；(2)冲头端面为曲面形状，可以产生大的弹性变形量，诱发成形件切割后的回弹量；(3)模具结构简单，依靠肩型导柱和凸模固定板导向；(4)可以实现不同工艺参数的拉伸成形，不同圆角半径的凸、凹模可直接更换，拉深深度也可以根据需要设定，从而可以比较不同工艺参数对回弹的影响。
Claims (2)
1.一种诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具，其特征在于，该模具包括：凸模(3)、凹模(11)、压边圈(4)、凸模固定板(2)、凹模垫板(7)、下模板(1)、上模板(6)、上模垫板(8)、推件块(9)、弹簧(10)，所述凸模(3)前后轮廓形状不对称，一侧长直壁的截面形状为直线，而另一侧长直壁的截面形状为曲线，所述凸模(3)通过螺钉与凸模固定板(2)相连，所述压边圈(4)通过螺钉与下模板(1)相连，所述凹模(11)与凹模垫板(7)、凹模垫板(7)与上模垫板(8)、上模垫板(8)与上模板(6)之间通过螺钉相连，在所述压边圈(4)和凹模(11)保持静止的状态下，所述凸模(3)上行时，所述弹簧(10)处于压缩状态，所述弹簧(10)通过推件块(9)对拉伸件产生反顶力。
2.如权利要求1所述的诱发板料回弹的非对称拉伸成形模具，其特征在于，所述压边圈(4)上设置有肩型导柱(5)，所述压边圈(4)通过肩型导柱(5)与凹模(11)滑动连接。
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