CN103357736A - 一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置及其压边工艺 - Google Patents

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胡平
戴明华
金荣
黄波
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Abstract

本发明公开了一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置，包括凹模和与凹模相匹配的凸模，其特征在于：所述凹模内设有与压板氮气缸相连的压板，所述凹模与金属薄板相接触的表面上设有定位凸起；所述凸模的外侧设有与压边圈氮气缸相连的压边圈，所述压边圈与所述金属薄板接触的表面上设有与所述定位凸起相匹配的定位凹槽；所述压边圈未工作前的初始位置距离底座的距离为L mm。本发明还提供了一种应用上述装置的压边工艺，依据金属薄板冲压成形过程中内应力的分布特征和翘曲回弹形成的原理，通过对压边圈行程和金属薄板板料流动的控制，有效消除冲压件侧壁翘曲回弹；尤其针对高强钢板和铝合金板的冲压件，具有不需要较高的变形就能有效消除回弹的优点。

Description

一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置及其压边工艺
技术领域
本发明涉及薄板冷冲压成形技术领域，是汽车冲压领域高强钢板和铝合金板应用的必需工艺之一，具体地说是一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置及其压边工艺。
背景技术
目前，薄板金属冷冲压成形技术是应用十分广泛的一种塑性成形技术，具有优质、高效、大批量、节材、节能和低成本的优点。随着汽车轻量化和碰撞安全性的日益提高，高强钢板和铝合金板的应用也日益广泛，但高强钢板和铝合金板冲压件的回弹很大，尤其是侧壁翘曲，不仅回弹量大，而且形状复杂，很难克服。常规冲压工艺通过反复休整模具来降低侧壁翘曲回弹，但效果不理想，工艺不稳定，一旦板材厚度、表面涂层和机械性能稍有变化、模具表面稍有磨损、或冲压工艺参数（比如压边力、压边圈行程、冲压速度等）稍有变化，回弹结果都会不同，严重影响冲压件尺寸精度，给后续焊装工艺带来困难。
发明内容
根据上述提出的技术问题，为克服高强钢板和铝合金板冲压成形过程中由于侧壁翘曲造成的尺度大、形状复杂的回弹，而提供一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置及其压边工艺。
本发明采用的技术手段如下：
一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置，包括凹模和与所述凹模相匹配的凸模，其特征在于：所述凹模内设有与压板氮气缸相连的压板，所述凹模与金属薄板相接触的表面上设有定位凸起；所述凸模的外侧设有与压边圈氮气缸相连的压边圈，所述压边圈与所述金属薄板接触的表面上设有与所述定位凸起相匹配的定位凹槽；所述压边圈未工作前的初始位置距离底座的距离为L mm。
作为优选，所述凹模与所述金属薄板相接触表面和所述凹模的内壁相交处设有圆角。
本发明还提供了一种应用上述的消除冲压件侧壁翘曲回弹装置进行压边的压边工艺，其特征在于包括如下步骤：
①通过凹模内设置的压板将放置在凸模上的金属薄板压紧，所述凹模上的定位凸起与所述金属薄板相接触；
②启动压板氮气缸使所述凹模向下压合，当所述凹模的定位凸起与压边圈上的定位凹槽压合时，所述金属薄板被锁紧在所述定位凹槽内，进行冲压成形；
③启动压边圈氮气缸将压合后的所述凹模和所述压边圈继续向下压合Lmm的行程，完成冲压。
较现有技术相比，本发明所述的压边圈初始位置很低，距离底座有L mm的距离，根据不同冲压件的特性不同，采用L也相应的不同，具体值根据实际需要确定。在凹模与压边圈压合之前金属薄板板料不与压边圈接触，当凹模和压边圈压合时，金属薄板板料被定位凸起与定位凹槽锁死，在之后的冲压成形过程中，没有进料，金属薄板板料侧壁被伸长。通常情况下，压边圈上的定位凹槽与凹模上的定位凸起的尺寸也是由需压制的金属薄板板料特性决定的，两者匹配的目的是为了锁紧板料，防止侧壁伸长变形时有板料流入，影响后期的冲压效果。而凹模上压板的设置，目的是将金属薄板板料压紧在凸模上，以防止凹模与压边圈压合之前板料随意移动或起皱。
本发明提供的装置及其冲压成形压边工艺，依据金属薄板冲压成形过程中内应力的分布特征和翘曲回弹形成的力学原理，通过对压边圈行程和板料流动的控制，有效消除冲压件侧壁翘曲回弹。尤其针对高强钢板和铝合金板的冲压件，该工艺具有不需要较高的变形就能有效消除回弹的优点，而且稳定性很好，不受板材性质、模具状况和冲压工艺参数的影响。
基于上述理由，随着汽车轻量化和碰撞安全性的日益提高，本发明可在高强钢板和铝合金板的冲压领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明装置的示意图。
图2是本发明装置中凹模与压边圈压合后的示意图。
图3是本发明完成冲压时装置所处位置的示意图。
图4是应用本发明装置及压边工艺成形的冲压件示意图。
图5是典型冲压件侧壁翘曲回弹的示意图。
图中：1、金属薄板2、凹模3、压板4、压板氮气缸5、凸模6、压边圈7、压边圈氮气缸
具体实施方式
如图1所示，一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置，包括凹模2和与所述凹模2相匹配的凸模5，所述凹模2内设有与压板氮气缸4相连的压板3，所述凹模2与金属薄板1相接触的表面上设有定位凸起；所述凸模5的外侧设有与压边圈氮气缸7相连的压边圈6，所述压边圈6与所述金属薄板1接触的表面上设有与所述定位凸起相匹配的定位凹槽，根据金属薄板1的厚度等因素，一般所述定位凹槽的深度选在6-8mm之间，用以锁紧金属薄板1板料即可；所述压边圈6未工作前的初始位置距离底座的距离为L mm，L通常在5-10mm之间；所述凹模2与所述金属薄板1相接触表面和所述凹模2的内壁相交处设有圆角。
应用上述的消除冲压件侧壁翘曲回弹装置的压边工艺，包括如下步骤：
①如图1所示，在冲压成形开始时刻，将金属薄板1放置在凸模5上，与凸模5接触部分的上方通过凹模2内设置的压板3将其压紧，所述凹模2上的定位凸起与所述金属薄板1相接触；此时，压边圈6的位置很低，一般为5-10mm；
②如图2所示，启动压板氮气缸4使所述凹模2向下压合，在压合之前，金属薄板1不与压边圈6接触，基本处于自由变形状态，侧壁上的塑性变形几乎为零；当所述凹模2的定位凸起与压边圈6上的定位凹槽压合时，所述金属薄板1被锁紧在所述定位凹槽内，进行冲压成形；
③如图3所示，启动压边圈氮气缸7将压合后的所述凹模2和所述压边圈6继续向下压合5-10mm的行程，在此过程中，金属薄板1板料被定为凸起和定位凹槽锁死在压边圈6上，没有进料，侧壁被伸长变形，贯穿板厚的应变梯度极小，完成冲压。
如图4所示，开模后，冲压件基本保持设计形状，没有回弹，较现有技术冲压件（如图5所示）基本可以消除侧壁翘曲回弹。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置，包括凹模（2）和与所述凹模（2）相匹配的凸模（5），其特征在于：所述凹模（2）内设有与压板氮气缸（4）相连的压板（3），所述凹模（2）与金属薄板（1）相接触的表面上设有定位凸起；所述凸模（5）的外侧设有与压边圈氮气缸（7）相连的压边圈（6），所述压边圈（6）与所述金属薄板（1）接触的表面上设有与所述定位凸起相匹配的定位凹槽；所述压边圈（6）未工作前的初始位置距离底座的距离为L mm。
2.根据权利要求1所述的一种消除冲压件侧壁翘曲回弹的装置，其特征在于：所述凹模（2）与所述金属薄板（1）相接触表面和所述凹模（2）的内壁相交处设有圆角。
3.一种应用权利要求1所述的消除冲压件侧壁翘曲回弹装置的压边工艺，其特征在于包括如下步骤：
①通过凹模（2）内设置的压板（3）将放置在凸模（5）上的金属薄板（1）压紧，所述凹模（2）上的定位凸起与所述金属薄板（1）相接触；
②启动压板氮气缸（4）使所述凹模（2）向下压合，当所述凹模（2）的定位凸起与压边圈（6）上的定位凹槽压合时，所述金属薄板（1）被锁紧在所述定位凹槽内，进行冲压成形；
③启动压边圈氮气缸（7）将压合后的所述凹模（2）和所述压边圈（6）继续向下压合L mm的行程，完成冲压。
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