CN101745581B - 板料压弯成型模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板料压弯成型模具以及成型方法，该成型模具包括凹模、凸模以及位于凹模与凸模之间的压料器，凸模的成型面形状是压弯成型件的形状，凹模包括第一子凹模、第二子凹模以及第三子凹模，三个子凹模分别与压料器及凸模配合以对板料进行三次模压，第一子凹模具有凹模口，第一子凹模包括第一包角部以及从第一包角部过渡到第一子凹模底面的过渡段，第一包角部限定凹模口且与成型件的凸角缘形状相对应，第二子凹模具有与成型件的侧面相对应的内侧壁，第三子凹模包括与成型件的凸角缘形状相对应的第二包角部以及由第二包角部依成型件的侧面形状顺延的内侧壁。该板料压弯成型模具以及成型方法能够降低板料压弯时起皱，提高板料成型良率。

Description

板料压弯成型模具及方法

技术领域

本发明关于机械加工技术领域，尤其涉及一种板料压弯成型模具及方法。

背景技术

目前，机械加工成型技术已经日臻成熟，各种各样的机械零部件都可通过模具成型技术制造出。例如，汽车梁部件通常采用模具来成型，常见的汽车梁部件如“U”型梁。“U”型梁的的成型工艺方案为：落料冲孔、压弯成型，板料压弯时需要采用模具模压成型。

有些梁类部件的成型时采用拉延的方式，其可以在一定程度上控制梁类部件的成型，但缺点是比较浪费材料，材料利用率不高，对于生产批量比较大的零件来说，成本提高较多，并且后序的切边工序一般也是很复杂。但如果采用先落料再压形的方法，可以适当解决切边复杂的问题，并且材料利用率相对来说可以提高很多，但缺点是压型过程中顶面容易起皱，并且对于材料比较厚的板料或者刚强度钢板，两个侧壁在压形完毕后容易有压痕。

传统的压弯模具及其压弯成型过程如图1-3所示，先参阅图1，传统的压弯模具包括凹模20、凸模24以及位于凹模20和凸模24之间的压料器26，凹模20包括包角部分21以及由包角部分21底端顺延的侧壁部分22，包角部分21限定一个贯穿凹模20的凹模口23。侧壁部分22具有一定坡度，使得凹模20呈现向包角部分21渐缩的锥形形状，侧壁部分22相对凹模20中心轴偏移角度通常为5-10度。凸模24具有与成型件27外形相同的成型面240。如图2所示，在凹模20刚压上凸模24时，由于侧壁部分22与凸模24之间间隔较大，且成型件27的侧壁部分22倾斜并且深度较深，在压型过程中，凹模20接触两侧壁部分22时，中间材料25处于失稳状态(如图2所示)，失稳区的材料流动不受控制，局部多料翻边，局部少料翻边，造成了局部范围内的起皱，如图3所示。而且，两个成型件27的侧壁在压型完毕后容易有压痕，最终导致产品良率较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够降低板料压弯时起皱，提高板料成型良率的板料压弯成型模具。

以及，一种能够降低板料压弯时起皱，提高板料成型良率的板料压弯成型方法。

一种板料压弯成型模具，其包括凹模、凸模以及位于凹模与凸模之间的压料器，所述凸模的成型面形状是待压弯成型件的形状，所述凹模包括第一子凹模、第二子凹模以及第三子凹模，所述第一子凹模的成型面具有凹模口，所述第一子凹模包括第一包角部以及从所述第一包角部过渡到第一子凹模底面的过渡段，所述第一包角部限定所述凹模口且与成型件的凸角缘形状相对应，所述第二子凹模具有与成型件的侧面相对应的内侧壁，所述第三子凹模包括与成型件的凸角缘形状相对应的第二包角部以及由所述第二包角部依成型件的侧面形状顺延的内侧壁。

以及，一种板料压弯成型方法，其采用上述的板料压弯成型模具，该方法包括以下步骤：

第一次模压，用第一子凹模的第一包角部、压料器及凸模模压板料，压出板料的顶面和凸角缘；

第二次模压，用第二子凹模的内侧壁、压料器及凸模模压具有凸角缘的板料，压出板料的侧壁；及

第三次模压，用第三子凹模、压料器及凸模模压形成有凸角缘和侧壁的板料，压出板料的整体形状，获得成型件。

与现有技术相比，所述板料压弯成型模具和成型方法采用三个子凹模，分别对板料进行三次模压成型，先用第一子凹模的第一包角部成型出板料的凸角缘，再用第二子凹模的内侧壁压出板料的侧面，然后用第三子凹模整体成型，通过这样三个子凹模设置以及三个子凹模的分步成型方法，保证了凹模与凸模之间失稳区尽量的小，可以很好的控制材料的起皱。并且由于凸模和每个子凹模形状不是整体上一致的，压弯成型时，板料较为稳定，不会产生挤压流动，能够有效避免板料局部多料翻边或少料翻边，由此提高成型良率。

附图说明

图1是传统的板料压弯成型模具截面结构示意图。

图2是图1中的成型模具的凹模和凸模接触模压时的截面结构示意图。

图3是图1中的成型模具压弯到底时的截面结构示意图。

图4是本发明实施例提供的板料压弯成型模具截面结构示意图，显示有第一子凹模和相应的第一压料器。

图5是本发明实施例应用的成型件结构示意图。

图6是类似于图4，不同的是显示成型模具中的第二子凹模和相应的第二压料器。

图7类似于图4，不同的是显示成型模具中的第三子凹模和相应的第三压料器。

图8是本发明实施例提供的板料压弯成型方法流程图。

图9是图4的成型模具中的第一子凹模和凸模接触模压时的截面结构示意图。

图10是图4的成型模具中的第一子凹模压弯到底时的截面结构示意图。

图11是图6的成型模具中的第二子凹模和凸模接触模压时的截面结构示意图。

图12是图6的成型模具中的第二子凹模压弯到底时的截面结构示意图。

图13是图12的成型模具中的第三子凹模压弯到底时的截面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图4和图5，为本发明实施例的压弯成型模具，用于将板料101模压成型，成为最后的成型件102(如图5所示)。该模具包括凹模、凸模14以及位于凹模与凸模14之间的压料器，凸模14的凸模面或成型面形状是成型件102的形状，凹模包括第一子凹模11、第二子凹模12(图9)以及第三子凹模13(图12)。所述三个子凹模11、12和13分别与压料器及凸模14配合以对板料101进行三次模压。在图4中仅示出第一子凹模11与压料器16及凸模14配合的情形。相应地，压料器包括分别与所述第一子凹模11、第二子凹模12及第三子凹模13配合成型的第一压料器161、第二压料器162及第三压料器163，凸模14的成型面，即其凸模面形状对应于成型件102的外形。该成型件102包括顶部102a、侧壁102b以及连接在顶部102a和侧壁102b之间的凸角缘102c，其中顶部102a具有顶面，该顶面具有突起、隆起或拱形部分。本实施例中该成型件102是由板料压弯成型的梁类零件。

如图4所示，第一子凹模11具有成型面111，成型面111具有凹模口110，第一子凹模11包括第一包角部112以及从所述第一包角部112过渡到第一子凹模11底面115的过渡段116，第一包角部112限定该凹模口110且与成型件102的凸角缘形状相对应。第一包角部112限定凹模口110且与成型件102的凸角缘形状相对应。由此凹模口110收容板料101的最顶端部分，第一子凹模11对板料101的模压作用位置主要在于第一包角部112，其相对于凸模14的凸角缘对板料101进行作用，产生下压力。此时的压料器为第一压料器161，其在成型时可盖住凹模口110，且位于第一子凹模11中。第一压料器16的压料面积为所述成型件102顶面的面积，即，第一压料器161包括形状对应为成型件102的顶面形状的压料端部，其中第三压料器163也具有第一压料器161相类似的结构。

过渡段116为第一包角部112向下延伸的部分，此延伸高度约为5毫米至8毫米。优选地，过渡段116也具有一定的坡度，该坡度较成型件102的侧壁坡度稍微平缓，也即，过渡段116的坡度小于或等于凸模14成型侧面的坡度，以使过渡段116在成型时对板料101几乎不产生作用力或作用力较小。另外，过渡段116的高度可以根据成型件102的侧壁倾斜度而变化，通常成型件102的侧壁倾斜角度通常为5-10度，也就是成型件102的顶部102a与侧壁102b的夹角在95-100度之间，而且侧壁倾斜角度越大，过渡段116的高度越小。

请参阅图6，第二子凹模12包括与成型件102的侧面相对应的内侧壁122，内侧壁122之间限定凹模空间120，该凹模空间120允许模压时板料101贯穿其中，内侧壁122的坡度等同于或者大于成型件102的侧面的坡度，使得在模压时第二子凹模12能顺着成型件102的侧面向下压到底，甚至下压时板料101的顶面能凸出于内侧壁122，如图11所示。因而，在模压时，第二子凹模12通过内侧壁122对板料101进行作用。此时的压料器采用第二压料器162，其形状可以是与第二子凹模12内侧壁122互补，两者整个构成成型件102的外形。如图6所示，第二压料器162的成型端部为帽形，其压料面积为成型件102顶面与凸缘角的面积之和，即包括与成型件102的顶面相对应压料端部及与成型件102的凸角缘相对应的压料包角部。如图所示，第二压料器162成型端面还是非平面，例如具有突起。凸模14的形状不变。

请参阅图7，第三子凹模13包括与成型件102的凸角缘形状相对应的第二包角部132以及由第二包角部132依成型件102的侧面形状顺延的内侧壁134。第三压料器163的压料面积为所述成型件102顶面的面积，即，第三压料器163包括形状对应为成型件102的顶面形状的压料端部。在本实施例中，成型件102的顶面形状具有非平面形状，例如，可以是整个为曲面或局部曲面，或者如图5或13所示，成型件102顶面具有前述的突起、隆起或拱形部分，第一压料器161和第三压料器163的形状也是具有突起、隆起或拱形部分的形状。凸模14的形状不变。第三子凹模13、第三压料器163及凸模14相配合将板料101模压出最终的成型件102的形状。可以理解的是，第一子凹模11的第一包角部112的形状是第三子凹模13的第二包角部132的局部形状或整体相同的形状。

请参阅图8，为采用上述板料压弯成型模具10对板料101进行压弯成型的步骤流程图。该板料101的压弯成型方法包括以下步骤：

(1)第一次模压，用第一子凹模11的第一包角部112、压料器16及凸模14模压板料101，压出板料101的顶面和凸角缘；

(2)第二次模压，用第二子凹模12的内侧壁122、压料器16及凸模14模压具有凸角缘的板料101，压出板料101的侧壁；

(3)第三次模压，用第三子凹模13、压料器16及凸模14模压形成有凸角缘和侧壁的板料101，压出板料101的整体形状，获得成型件102。

在第一次模压过程中，如图9所示，第一子凹模11主要是利用其包角部112对板料101的凸角缘进行作用，产生下压力，而压料器16则顶住板料101的顶面不至于脱出凹模口110。此时的压料器16为第一压料器161，其端部位于包角部112下。模压时，如图10所示，板料101的最顶部抵住凹模口110。第一子凹模11和第一压料器161下压，配合凸模14压出板料101的凸角缘。由于主要作用部分在于包角部112对板料101的凸角缘，第一子凹模11的过渡段116可以是向外张开的，使得过渡段116与凸模14基本不相抵，并且过渡段116的深度仅仅5毫米-8毫米左右，使得第一子凹模11与凸模14之间间隙较小，板料101处于相对较为自由状态，使得板料101的侧壁上不会产生压痕。

在第二次模压过程中，如图11所示，第二子凹模12主要是利用其内侧壁122对板料101的侧面进行作用，而压料器16则作用于板料101的顶面和凸角缘。此时的压料器16为第二压料器162，在模压时，第二子凹模12能顺着成型件102的侧面向下压到底，甚至下压时板料101的顶面能凸出于内侧壁122，如图12所示，但是板料101的顶面和凸角缘受压于第二压料器162。因而，在第二次模压时，主要形成板料101的侧壁，保证在第一次模压出来顶面和凸角缘形状压实，并且成型时材料均匀进入内侧壁122之间的模口。

在第三次模压过程中，如图13所示，其可以是与普通成型方法是一致的，凸模14和第三子凹模13的模口均为零件形状，将零件的凸缘面压出并且到底墩实，如图所示，形成具有整体结构的成型件102。这样的方法压出来的零件如图13所示，基本没有起皱。并且两侧壁由于在第一次模压过程中，凸模14和第一子凹模11并没有实质接触，所以板料101上没有压痕产生，即使是较厚板料零件或高强板零件也同样适用。

在上述实施例中，成型模具和成型方法采用三个子凹模11、12和13，分别利用它们进行三次模压，先用第一子凹模11的第一包角部112成型出板料101的凸角缘，再用第二子凹模12的内侧壁122压出板料101的侧面，然后用第三子凹模整体成型，通过这样三个子凹模设置以及三个子凹模的分步成型方法，分次对板料各部分进行模压成型，可有效地控制成型过程中板料101的起皱。并且由于凸模14和每个子凹模形状不是整体上一致的，压弯成型时，板料101较为稳定，不会产生挤压流动，能够有效避免板料101局部多料翻边或少料翻边，由此提高成型良率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种板料压弯成型模具，其包括凹模、凸模以及位于凹模与凸模之间的压料器，所述凸模的成型面形状是压弯成型件的形状，其特征在于，所述凹模包括第一子凹模、第二子凹模以及第三子凹模，所述三个子凹模分别与压料器及凸模配合以对板料进行三次模压，所述第一子凹模具有凹模口，所述第一子凹模包括第一包角部以及从所述第一包角部过渡到第一子凹模底面的过渡段，所述第一包角部限定所述凹模口且与成型件的凸角缘形状相对应，使得用第一子凹模的第一包角部、压料器及凸模模压板料，压出板料的顶面和凸角缘，所述第二子凹模具有与成型件的侧面相对应的内侧壁，使得用第二子凹模的内侧壁、压料器及凸模模压具有凸角缘的板料，压出板料的侧壁，所述第三子凹模包括与成型件的凸角缘形状相对应的第二包角部以及由所述第二包角部依成型件的侧面形状顺延的内侧壁，使得用第三子凹模、压料器及凸模模压形成有凸角缘和侧壁的板料，压出板料的整体形状。

2.如权利要求1所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述过渡段的高度在5毫米至8毫米。

3.如权利要求1所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述过渡段的坡度小于或等于凸模的成型侧面的坡度。

4.如权利要求1所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述压料器包括分别与所述第一子凹模、第二子凹模及第三子凹模配合成型的第一压料器、第二压料器及第三压料器，所述第一和第三压料器的压料面积均为所述成型件顶面的面积，所述第二压料器的压料面积为所述成型件顶面与凸角缘面积之和。

5.如权利要求4所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述第一和第三压料器均包括与成型件的顶面相对应的压料端部，所述第二压料器包括与成型件的顶面相对应的压料端部和与成型件的凸角缘相对应的压料包角部。

6.如权利要求1所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述第一子凹模的第一包角部形状是所述第三子凹模的第二包角部的局部形状或整体形状。

7.如权利要求1所述的板料压弯成型模具，其特征在于，所述凸模的顶面具有非平面形状，用于成型顶部具有非平面形状的成型件。

8.一种板料压弯成型方法，其采用如权利要求1至6任一项所述的板料压弯成型模具，该方法包括以下步骤：

第一次模压，用第一子凹模的第一包角部、压料器及凸模模压板料，压出板料的顶面和凸角缘；

第二次模压，用第二子凹模的内侧壁、压料器及凸模模压具有凸角缘的板料，压出板料的侧壁；

第三次模压，用第三子凹模、压料器及凸模模压形成有凸角缘和侧壁的板料，压出板料的整体形状，获得成型件。

9.如权利要求8所述的板料压弯成型方法，其特征在于，第一次模压时，所述第一子凹模作用于凸模的凸角缘部位模压板料，第二次模压时，所述第二子凹模作用于凸模的侧面模压板料，第三次模压时，所述第三子凹模作用于凸模的凸角缘部位及侧面模压板料。

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