CN102310147A

CN102310147A - 一种加工高张力板零件的成型模具

Info

Publication number: CN102310147A
Application number: CN201110287803A
Authority: CN
Inventors: 沈左军; 谢伟; 刘丽莉
Original assignee: SAIC Chery Automobile Co Ltd
Current assignee: Chery Automobile Co Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: CN102310147B

Abstract

本发明涉及一种加工高张力板零件的成型模具，包括上模座（11）、压料芯（13）、上模固定板（14）、下模座（15）、凸模（17）、压料板（18）和上模刀块（19），上模固定板（14）设置在上模座（11）和上模刀块（19）之间，在压料芯(3)上模座(11)之间设置有至少一个第一氮气弹簧(12)，在压料板(18)和下模座(15)之间设置有至少两个第二氮气弹簧(16)，在所述压料板（18）和所述上模刀块（19）上制作了锁死单元（21），成型时锁死在所述压料芯（13）与所述锁死单元（21）之间的板料（20）将得到充分的拉伸塑性变形，克服了成型后的大回弹量。

Description

一种加工高张力板零件的成型模具

技术领域

本发明属于汽车结构件冲压技术领域，涉及该领域中的冷冲压模具结构，更具体地说，本发明涉及一种加工高张力板零件的成型模具。

背景技术

目前，为了减少汽车尾气排放量，同时提高汽车的碰撞安全性能，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 N/mm2，抗拉强度800-950 N/mm2，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索体基体上，其中马氏体的含量在5-20%，材料的强度随马氏体合量的增加而增加，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。

根据对现有普通金属板材成型模具应用到高强度钢板成型中的研究发现，采用普通成型的拉延以及成型工艺往往会产生很大的回弹量，他们在成型过程中，模具向下运动，采用一次成型或拉延的方法，由于板料需要释放自身存在的内应力，因此一旦板料脱离模具后会产生很大的回弹量，而且是无法避免的回弹，成型件法兰边翘曲起皱。

现有的成型工艺如图1所示：传统的成型（FO）模具采取上压料芯8，上模刀块2和下模刀块4成型的方式，下模刀块4和上模刀块2在零件法兰边处接触面为平面。成型完成后，板料7两侧的法兰面由于材料流动剧烈，压边力不足等，成型后普遍存在起皱、翘曲的质量缺陷。

现有的拉延工艺如图2所示：传统的拉延模采用下压料板6，上模刀块2和下模刀块4成型的方式，板料7在上模刀块2与压边圈6的作用下，单侧受力且变形不充分，成型完成后，板料7两侧的法兰面由于材料流动剧烈，不充分，零件成形后普遍存在起皱、翘曲的质量缺陷。

发明内容

本发明设计了一种加工高张力板零件的成型模具，其解决了高张力板零件成型难、在成型时塑性变形不充分以及成型件法兰边翘曲、起皱的问题。本发明可以有效减少高强板的拉延后产生的回弹，可以极大的提高冲压件精度，有效提高结构件成形质量，具有制造工艺简单、使用寿命长、维护成本低等特点。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种加工高张力板零件的成型模具，包括上模座（11）、压料芯（13）、下模座（15）、凸模（17）、压料板（18）和上模刀块（19），在所述压料芯（13）和所述上模座（11）之间以及在所述压料板（18）和所述下模座（15）之间分别设置有弹簧元件，在所述压料板（18）和所述上模刀块（19）上制作了锁死单元（21），成型时锁死在所述锁死单元（21）和所述压料芯（13）之间的板料（20）将得到充分的拉伸塑性变形，克服了成型后的大回弹量。

进一步，所述锁死单元（21）包括所述压料板（18）上表面的凸台和所述上模刀块（19）的下部工作面上相对应设置的凹槽，所述凸台和所述凹槽配合工作形成所述锁死单元（21）。

进一步，所述锁死单元（21）的宽度W与所述锁死单元（21）的高度H满足以下关系：1/2≤W/H≤1。

进一步，在所述上模座（11）和所述上模刀块（19）之间还设置了上模固定板（14），所述压料芯（13）穿过所述上模固定板（14）。

进一步，在所述压料芯（13）和所述上模座（11）之间设置有至少一个弹簧元件，所述压料芯（13）在所述弹簧元件的作用下可相对于所述上模固定板（14）在垂直方向移动。

进一步，在所述压料板（18）和所述下模座（15）之间设置有至少两个弹簧元件，所述弹簧元件以所述凸模（17）为中心轴，围绕所述凸模（17）分布，所述压料板（18）在所述弹簧元件作用下可相对于所述凸模（17）在垂直方向移动。

进一步，所述弹簧元件是氮气弹簧。

该加工高张力板零件的成型模具具有以下有益效果：

（1）本发明中在压料板和上模刀块上制作了锁死单元，成型时锁死在压料芯与锁死单元之间的板料部分将得到充分的拉伸塑性变形，由于塑性变形充分，克服了成型后的零件大回弹量，解决了起皱、翘曲等质量缺陷问题。

（2）本发明中由于在压料芯和上模座之间、压料板和下模座之间设置了弹簧元件，不仅可以使压料芯和压料板在工作完成后可自动复位，而且冲压开始时，压料芯可以在弹簧元件的作用下先行压住板料，并且在冲压过程中由于弹簧的收缩量可使板料上下两侧均可受力拉伸，压边力足、塑性变形充分。在上模座和上模刀块之间设置了上模固定板，可以进一步保证足够的压料芯的行程和冲压过程中的压边力。

（3）本发明中锁死单元的宽度与锁死单元的高度的关系的设计，可以保证台阶处材料不会发生缩颈开裂，可以保证加工件的质量。

（4）本发明适用于抗拉强度340MPA以上的高张力板零件成型，可使板材塑性变形成型充分，不仅可以极大的提高冲压件精度，有效提高结构件成形质量，还具有制造工艺简单、使用寿命长、维护成本低等特点。

附图说明

图1：现有技术中成型模具的结构示意图；

图2：现有技术中拉延模具的结构示意图；

图3：本发明加工高张力板零件的成型模具冲压前的结构示意图；

图4：本发明加工高张力板零件的成型模具冲压时的结构示意图；

图5：图3中A处局部放大图；

图6：本发明与现有技术制造出的冲压件效果对比图。

附图标记说明：

1—上模座；2—凹模；3—下模座；4—凸模；5—顶杆；6—压边圈；7—板料；8—压料芯；

11—上模座；12—第一氮气弹簧；13—压料芯；14—上模固定板；15—下模座；16—第二氮气弹簧；17—凸模；18—压料板；19—上模刀块；20—板料；21—锁死单元；22—最终修边线的位置；

W—锁死单元21的宽度（从最终修边线到凸台边缘的距离）；H—锁死单元21的高度。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图3和图4示出了加工高张力板零件的成型模具的结构示意图，包括上模座11、压料芯13、上模固定板14、下模座15、凸模17、压料板18和上模刀块19，上模固定板14设置在上模座11和上模刀块19之间，压料芯13穿过上模固定板14。在压料芯13和上模座11之间设置有至少一个第一氮气弹簧12，压料芯13在第一氮气弹簧12的作用下可相对于上模固定板14在垂直方向移动。在压料板18和下模座15之间设置有至少两个第二氮气弹簧16，至少两个第二氮气弹簧16以凸模17为中心轴，围绕凸模17分布，压料板18在第二氮气弹簧16作用下可相对于凸模17在垂直方向移动。在压料板18上表面设置有凸台，在上模刀块19的下部工作面上相对应的设置有凹槽，凸台和凹槽配合工作形成所述锁死单元21。

图5是图3中A处锁死单元的局部放大图，锁死单元21的宽度W与锁死单元21的高度H满足以下关系：1/2≤W/H≤1。

冲压工件时，压料芯3在第一氮气弹簧12的作用下先向下运动，先压住板料20。然后上模刀块19在上模座的带动下向下运动，使板料20发生变形，上模刀块19继续下行，下行至一定位置时，上模刀块19的凸台与压料板18的凹槽配合形成的锁死单元21将板料20外部的材料锁死，上模刀块19继续下行，压料板18由于上模刀块19施加的力，配合上模刀块19下行，此时，板料20在压料芯3与锁死单元21之间的材料由于两个部位的锁死将发生拉伸，上模刀块19继续下行，最终将板料20成型成为需要的零件形状，最终完成成型。成型时锁死在压料芯13与锁死单元21之间的板料20部分将得到充分的拉伸塑性变形，克服了成型后的大回弹量。

在成型过程中，由于上模刀块19和压料板18上增加了一段台阶式接触面，增加的台阶式接触面延长了零件成型模面的法兰边长度，目的是通过增加的形状控制法兰面上材料流动，同时增大材料的延伸率，使成形进一步充分。此处锁死单元21的设置起到了部分锁死材料的作用，很大程度上避免了零件法兰边起皱翘曲的缺陷发生。台阶的宽度W与高度H有关，以台阶处材料不会发生缩颈开裂等为准。

图6是本发明与现有技术制造出的冲压件效果对比图。

该加工高张力板零件的成型模具具有以下有益效果：

（1）本发明中在所压料板和上模刀块上制作了锁死单元，成型时锁死在压料芯与锁死单元之间的板料部分将得到充分的拉伸塑性变形，由于塑性变形充分，克服了成型后的零件大回弹量，解决了起皱、翘曲等质量缺陷的问题。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种加工高张力板零件的成型模具，包括上模座（11）、压料芯（13）、下模座（15）、凸模（17）、压料板（18）和上模刀块（19），其特征在于：在所述压料芯（13）和所述上模座（11）之间以及在所述压料板（18）和所述下模座（15）之间分别设置有弹簧元件，在所述压料板（18）和所述上模刀块（19）上制作了锁死单元（21），成型时锁死在所述锁死单元（21）和所述压料芯（13）之间的板料（20）将得到充分的拉伸塑性变形，克服了成型后的大回弹量。

2.根据权利要求1所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：所述锁死单元（21）包括所述压料板（18）上表面的凸台和所述上模刀块（19）的下部工作面上相对应设置的凹槽，所述凸台和所述凹槽配合工作形成所述锁死单元（21）。

3.根据权利要求2所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：所述锁死单元（21）的宽度W与所述锁死单元（21）的高度H满足以下关系：1/2≤W/H≤1。

4.根据权利要求1至3任何一项所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：在所述上模座（11）和所述上模刀块（19）之间还设置了上模固定板（14），所述压料芯（13）穿过所述上模固定板（14）。

5.根据权利要求1至4任何一项所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：在所述压料芯（13）和所述上模座（11）之间设置有至少一个弹簧元件，所述压料芯（13）在所述弹簧元件的作用下可相对于所述上模固定板（14）在垂直方向移动。

6.根据权利要求5所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：在所述压料板（18）和所述下模座（15）之间设置有至少两个弹簧元件，所述弹簧元件以所述凸模（17）为中心轴，围绕所述凸模（17）分布，所述压料板（18）在所述弹簧元件作用下可相对于所述凸模（17）在垂直方向移动。

7.根据权利要求1至6任一所述的加工高张力板零件的成型模具，其特征在于：所述弹簧元件是氮气弹簧。