CN103418687B - 一种具有类筋板型面的大型冲压零件拉延模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有类筋板型面的大型冲压零件拉延模具。凸模和凹模工作型面为凸凹模所对应的型面，不包括压边圈及凹模与压边圈对应的型面。通过对凸模和凹模工作型面的曲率检测，在工作型面特征简单且曲率较小的区域掏空成交叉的类筋板形式的曲面，从而在保证冲压质量的前提下有效的减少模具型面加工的面积。

Description

一种具有类筋板型面的大型冲压零件拉延模具

技术领域

本发明涉及一种具有类筋板型面的大型覆盖件拉延模具。

背景技术

拉延工艺是大型复杂曲面成形的一种重要方法，特别是对于汽车车身覆盖件这样的具有大型复杂曲面的零件，绝大多数都需要经过拉延工艺获得所需形状。

拉延模具包含凸模、凹模和压边圈三个部分，拉延成形时，由压边圈先将板料压紧，然后凸模或凹模运动实现冲压成形过程。目前拉延模具设计时为了使零件成形后具有和设计模型一致的形状，上模和下模的曲面与零件曲面形状一致，这样冲压完毕合模后零件的形状即可依赖模具曲面的形状获得。由于拉延过程中板料会出现减薄或增厚，而且这种变化在各个不同的曲面部分都不相同，因此需要根据实际的拉延成形件的厚度变化情况反复修正模具曲面，直到上下曲面在合模时均能与成形完毕后的拉延件表面贴合，这种贴合程度在拉延成形过程中称为“研合率”或“研配率”，一般要求达到80%左右，这个过程需要钳工反复调试修正模具，周期较长。

发明内容

本发明充分考虑拉延成形时凸凹工作型面曲面的复杂程度及曲率大小，将特征较少及曲率较小的曲面进行局部掏空，形成类筋板型面，这样既可以保证拉延成形的质量，又可以大大减少模具型面加工、研配的区域。同时由于所形成的筋板型面可以贯穿凸凹模工作型面直接与底座筋板相连接，可以有效的减轻模具的重量。从而缩短模具制造周期，降低生产成本。

本发明与目前多点渐进成形模具有着明显的差异，多点渐进成形模具采用有限的多个点拟合型面，由于与板料接触时为顶杆的点接触，所以多点渐进成形的点密集度受制于顶杆本身的尺寸大小，同时由于顶杆位置是固定的，所以在拟合时顶杆与板料接触的点的位置变化较小。因此，多点渐进成形无法拟合冲压件上的复杂特征，如凸台，r角较小的筋等，它只适合于曲率变化较小的简单零件的成形。多点渐进成形的特点在于顶杆高度可调，因此可以构造出具有不同曲率的曲面。本发明所提出的类筋板是对连续复杂型面的简化，能胜任复杂模具的成形，但高度不具备可调性。

本发明内容包括：

一种具有类筋板型面的大型冲压零件拉延模具，其具备的特征包括：拉延模具包含凸模、凹模和压边圈三个部分，拉延成形时，由压边圈先将板料压紧，然后凸模或凹模运动实现冲压成形过程；凸模和凹模工作型面为凸凹模所对应的型面，不包括压边圈及凹模与压边圈对应的型面；凸模和凹模工作型面上局部掏空，使凸模和凹模中呈现多个平行和/或交错的类筋板，实际冲压时与板料接触的区域为类筋板型面。

凸模和凹模工作型面为凸凹模所对应的型面，不包括压边圈及凹模与压边圈对应的型面。且由于现有模具铸造厂铸造技术水平限制，类筋板形式中筋的厚度不可过小，过小则模具难以铸造出来，筋的厚度不可过大，过大则难以实现本方法优点，因此，在凸模和凹模工作型面上的类筋板型面厚度为20－30cm，且类筋板型面所处的型面区域与非类筋板型面所处的复杂型面区域之间在类筋板型面所处的型面区域上预留15cm安全区域，在该安全区域不采用类筋板型面，即掏空区域与未掏空区域之间在掏空区域所处的型面区域上预留15cm安全区域，以此为原则在曲面特征较少、曲面曲率较小的型面上进行掏空，形成类筋板型面。且凸模和凹模型面上的类筋板型面所布置的筋可以一一对应，即在凸模型面上的类筋板型面该处地方布置为筋，在凹模型面上的类筋板型面上的相同地方同样布置为筋,凸模和凹模型面上的类筋板的构型可以相同,也可以不相同；在不影响成形质量的前提下，也可以不一一对应，即凸模型面上的类筋板型面该处地方布置为筋，在凹模型面上的类筋板型面上相同地方可以进行挖空。在凸、凹模型面上掏空可以贯穿凸、凹模工作型面，直接与底座支撑筋板相连；也可以在工作型面上进行较浅深度的掏空；掏空部分可以是在铸造时直接形成，也可以通过模具型面粗加工时形成；所述不贯穿的掏空是指，仅掏空凸、凹模工作型面厚度的20％—80％，优选20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。

类筋板型面的边缘可以不倒角；但为防止类筋板型面的边缘出现毛刺或不光滑过渡以及过于尖锐，影响最终成形零件的表面质量，也可以倒圆角，如倒R3～R5的圆角；也可以倒斜角，如C3～C5的斜角。

在拉延模具中，需要构造为复杂型面的区域仍采用连续型面，即不进行类筋板型面设计，而在型面特征简单、曲率较小的区域将采用类筋板型面。

所述类筋板型面的掏空区域可以有多种构型，例如可以选择如下一个或多个结构构型：长方体，正方体，多边体，三棱锥体，圆柱体，圆锥体，圆台体，半球体。

附图说明

图1为常规模具型面凸模和凹模三维示意图。

图2为类筋板模具型面凸模和凹模三维示意图。

图3为类筋板模具在凸凹模工作型面上进行的掏空。

图4为类筋板模具贯穿凸凹模工作型面与底座支撑筋板相连。

图5为类筋板边缘倒角示意图。

图6为常规模具和类筋板模具成形仿真分析结果比较图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图1所示为常规设计的模具凸模和凹模的三维示意图，此时凸模和凹模型面均按照零件的型面进行设计和加工，最终形成连续的型面。通过对凸模与凹模型面进行分析，在对复杂型面进行分析后，选取型面特征简单，曲率较小的区域进行类筋板型面设计。

图2所示为类筋板设计的凸模和凹模型面三维示意图，可以看出在复杂型面区域仍采用连续型面，即不进行类筋板型面设计，而在型面特征简单、曲率较小的区域将部分型面掏空形成类筋板形式。

拉延模具包含凸模、凹模和压边圈三个部分，拉延成形时，由压边圈先将板料压紧，然后凸模或凹模运动实现冲压成形过程；凸模和凹模工作型面为凸凹模所对应的型面，不包括压边圈及凹模与压边圈对应的型面；凸模和凹模工作型面上局部掏空，使凸模和凹模中呈现多个平行和/或交错的类筋板，实际冲压时与板料接触的区域为类筋板型面。

考虑到现有模具铸造技术水平以及在保证冲压质量的前提下能有效的减少模具型面加工的面积，在进行类筋板型面设计时，在凸模和凹模工作型面上的类筋板型面厚度为20～30cm，且类筋板型面所处的型面区域与非类筋板型面所处的复杂型面区域之间在类筋板型面所处的型面区域上预留15cm安全区域，在该安全区域不采用类筋板型面，即掏空区域与未掏空区域之间在掏空区域所处的型面区域上预留出15cm安全区域，以此为原则在曲面特征较少、曲面曲率较小的型面上进行掏空，形成类筋板型面，且在该原则下，最终类筋板型面上所展现的筋的形态布置可以有多种样式；且凸模和凹模型面上的类筋板型面所布置的筋可以一一对应，即在凸模型面上的类筋板型面该处地方布置为筋，在凹模型面上的类筋板型面上的相同地方同样布置为筋,凸模和凹模型面上的类筋板的构型可以相同,也可以不相同；在不影响成形质量的前提下，也可以不一一对应，即凸模型面上的类筋板型面该处地方布置为筋，在凹模型面上的类筋板型面上相同地方可以进行挖空。

如图3所示，在满足模具铸造技术以及保证冲压质量前提下，掏空可以只在凸模和凹模的工作型面上进行较浅的掏空，这种不贯穿的掏空是指，仅掏空凸、凹模工作型面厚度的20％—80％，优选20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。也可如图4所示，直接贯穿凸模和凹模工作型面，与底座筋板直接相连。

所述类筋板型面的掏空区域选择如下一个或多个结构构型：长方体，正方体，多边体，三棱锥体，多棱锥体，圆柱体，圆锥体，圆台体，半球体等，也可以是具有曲线边缘的其他构型。如图5所示，为了防止类筋板型面的边缘出现毛刺或不光滑过渡以及过于尖锐，影响最终成形零件的表面质量，可以倒圆角，如倒R3～R5的圆角；也可以倒斜角，如C3～C5的斜角。

图6为同一个零件的常规模具成形的仿真结果（上图）和类筋板模具仿真结果（下图）的对比图，由成形极限曲线可以看出二者都满足生产要求。

Claims (10)

1.一种具有类筋板型面的大型冲压零件拉延模具，其特征在于，拉延模具包含凸模、凹模和压边圈三个部分，拉延成形时，由压边圈先将板料压紧，然后凸模或凹模运动实现冲压成形过程；

凸模和凹模工作型面为凸、凹模所对应的型面，不包括压边圈及凹模与压边圈对应的型面；

凸模和凹模工作型面上局部掏空，使凸模和凹模中呈现多个平行和/或交错的类筋板，实际冲压时与板料接触的区域为类筋板型面。

2.如权利要求1所述的拉延模具，凸模和凹模工作型面上的类筋板型面厚度为20－30cm,类筋板型面所处的型面区域与非类筋板型面所处的复杂型面区域之间在类筋板型面所处的型面区域上预留15cm安全区域，在该安全区域不采用类筋板型面。

3.如权利要求1-2之一所述的拉延模具，类筋板型面区域的掏空区域贯穿凸凹模工作型面，直接与底座支撑筋板相连。

4.如权利要求1-2之一所述的拉延模具，类筋板型面区域的掏空区域在凸凹模工作型面上进行不贯穿的掏空。

5.如权利要求4所述的拉延模具，所述不贯穿的掏空是指，仅掏空凸、凹模工作型面厚度的20％—80％。

6.如权利要求5所述的拉延模具，类筋板型面的边缘倒圆角或倒斜角。

7.如权利要求6所述的拉延模具，所述倒圆角为R3-R5的圆角；所述倒斜角为C3-C5的斜角。

8.如权利要求5-7之一所述的拉延模具，在拉延模具中，需要构造为复杂型面的区域仍采用连续型面，即不进行类筋板型面设计，而在型面特征简单、曲率较小的区域将采用类筋板型面。

9.如权利要求5-7之一所述的拉延模具，所述类筋板型面的掏空区域选择如下一个或多个结构构型：长方体、正方体、多边体、三棱锥体、圆柱体、圆锥体、圆台体、半球体。

10.如权利要求5-7之一所述的拉延模具，凸模和凹模型面上的类筋板型面所布置的筋一一对应，即在凸模型面上的类筋板型面该处地方布置为筋，在凹模型面上的类筋板型面上的相同地方同样布置为筋。