CN103658289B - 一种冲压成型方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲压成型方法及模具，包含有两个加工工序，所述第一工序为成型加工，将平板材料截面由直线状态加工到W字形的状态，W工件侧壁与水平方向角度在30度至60度之间；所述第二工序为直接采用侧向整形工序，将第一工序的半成品形状加工至几字形产品形态；冲压件调试阶段，根据冲压件回弹的实际数据，在第二工序基础上进行回弹调试、整改。本发明有效的减轻了现有技术中高强钢冲压件的侧壁弧形面质量缺陷严重的问题，还节省了工艺工序，减少了模具开发成本。

Description

一种冲压成型方法及模具

技术领域

本发明属于冲压成型领域，具体是指一种冲压成型方法及模具。

背景技术

高强钢板在汽车领域被逐渐普通应用，高强钢板的成形方法及模具也被区分性的与普通钢板特殊研究；高强钢板的工艺特点在于，易回弹，导致高强钢零件的整体尺寸精度较差，进而影响其所在分总成及车身精度。

现冲压成型主要采用两种技术方案，分别为拉延工艺和成型翻边工艺。

拉延工艺如图1所示，完成产品冲压成型，共需要二到三个工序；第一工序为拉延，拉延至产品形状，因为高强钢回弹（在本例中主要指侧壁的回弹）的存在，第一工序仅能使工件接近产品形状，因此第二工序整形是必须的。第二工序通过扣除回弹量进行整形，使其回弹后恰好与产品形状相符，由于扣除回弹量需要调整一定的侧壁角度，从而补偿其回弹。整形在工艺上有正向整形和侧向整形之分，正向整形只适合侧壁与竖直方向的角度的情况，而侧向整形则可以实现侧壁与竖直方向的角度的情况。

目前技术水平下，对冲压钣金件的回弹量及所需补偿量还无法准确预测，因此会出现正向整形已无法满足解决回弹的现实情况下，需要增加侧向整形工序，即第三工序；或设计前期直接进行侧整形的设计，取代第二工序，实现两个工序完成冲压件成型。正整形无法满足解决回弹的情况是指，如附图3所示，产品侧壁与竖直方向的角度较小（如2度拔模角），而解决侧壁回弹（需要扣除3度的补偿角度），扣除回弹补偿角度后就出现了负角的情况，正向整形无法实现。

成型翻边工艺如图2A所示，成形翻边工艺中，成型类模具共需要三个工序，第一工序对尺寸裁好的钢板（点划线所示）进行成形翻边加工，加工至实线所示；第二工序进行二次翻边，将点划线所示加工至实线所示；因存在高强钢的回弹，尺寸精度难以达标，需要进行回弹的校正，因角度问题，在第二工序无法解决回弹时，需要增开第三工序侧向整形工序，但第三工序不能替代第二工序，第三工序必须以第二工序为基础，对第二工序进行补充。如预测失误较大时，还会出现附图2B的所示情况，设计时规划了第三序正向整形，实物调试时，发现无法满足质量要求，而被迫增加第四工序侧向整形。

拉延工艺有两个缺点，一、成本高，因回弹量的不可预测，第三工序即侧向整形难以节省，否则产品尺寸精度比较差，因此模具开发成本高；二、产品质量差，除回弹外，易出现立壁面的不平整，立壁面成弧形，原因是如附图1，拉延成形过程中，直接从平板料状态成形至接近产品状态，接近90度变形，形状变化剧烈，且变形过程中，如附图4，仅靠拉延凹模口处的凸R角与板料接触并促使板料逐步成形至接近产品形状，与R角接触并变形后的板料处有内应力的积聚，在拉延结束后，板料的立壁面难以避免的变成了弧形面，（见附图4A）且弧形面与立壁面的深度强相关，深度越大，立壁面上的弧形面越明显。

成型翻边工艺有两个缺点，一、成本高，至少需要三个工序，甚至4个工序，造成模具成本高；二、质量差，与方案1一样，侧壁面上的弧形面难以避免，原因同理，由翻边凹模口处的凸R角接触并促使平板料最终剧烈变化接近90度，达到与产品形状接近，内应力的积聚，导致翻边加工结束后，冲压件没有模腔约束，内应力释放，最终出现与产品面形状不相符的弧形面。

发明内容

本发明的目的是对现有冲压成型方法提出改进技术方案，能够解决现有技术中模具开发成本高及出现弧形面的质量问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种冲压成型方法，包含有两个加工工序，所述第一工序为成型加工，将平板材料截面由直线状态加工到W字形的状态，W工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间；

所述第二工序为直接采用侧向整形工序，将第一工序的半成品形状加工至几字形产品形态；

冲压件调试阶段，根据冲压件回弹的实际数据，在第二工序基础上进行回弹调试、整改。

所述W工件侧壁与水平方向的角度选择按以下方式：

1）角度介于0度与产品状态之间；

2）侧壁最大深度与产品件上平面宽度比小于1：1.5时，角度选择大于45度，深宽比大于1：1.5时，角度需小于45度。

所述产品的几字形法兰边宽度大时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为双M字形叠加组合的状态；所述法兰宽度值≥35mm。

所述产品的几字形为无边法兰时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为倒V字形的状态，工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间。

所述产品的几字形为一侧有法兰边时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为倒N字形的状态，工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间。

一种冲压成型模具，包括有第一工序模具和第二工序模具；

所述第一工序模具包括有，下模、下模托芯、下模成型镶块、上模、上模压芯、上模成型镶块、定位板和氮气弹簧组件及氮气弹簧安装垫板；所述下模托芯上下滑动安装于下模中，下模成型镶块安装在下模托芯中，下模托芯通过顶床顶杆提供弹性力源；上模压芯上下滑动安装于上模中，上模成型镶块固定安装于上模上，氮气弹簧组件的非活动部分倒装于上模中，其活塞杆下端与上模压芯上表面接触配合,为上模压芯提供弹力力源；所述下模成型镶块的上表面与第一工序中的冲压件半成品的W型下表面形状相适应;上模成型镶块下表面与上模压芯的下表面组合,与冲压件半成品的W上表面形状型相适应。

所述下模成型镶块，分为3个部分，中间部分与上模压芯的下表面形状相适应、两侧部分分别与上模成型镶块的左右两部分相适应。

所述下模成型镶块的上表面与第一工序中的冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的下表面形状相适应;上模成型镶块下表面与上模压芯的下表面组合,与冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的上表面形状型相适应。

本发明的有益效果是：

本发明有效的减轻了现有技术中高强钢冲压件的侧壁弧形面质量缺陷严重的问题，还节省了工艺工序，减少了模具开发成本。

如上所述，弧形面质量缺陷问题，采用“W”型或接近“W”字型的成形工艺，将现有技术中侧壁大角度冲压加工，合理的分工到第一工序和第二工序加以实现，变为分步、小角度加工，有效的减少了侧壁大角度加工成形而产生的材料内应力积聚，进而减轻了弧形面质量缺陷的发生几率和程度。

附图说明

图1为现有技术拉延工艺图；

图2A为现有技术三工序成形翻边工艺图；

图2B为现有技术四工序成形翻边工艺图；

图3为图2A正向整形无法实现的示例图；

图4为现技术拉延工艺侧壁弧形面结构示意图；

图4A为现技术拉延工艺侧壁弧形面产生原理示意图；

图5A为本发明W形成形工艺中的冲压件产品断面示意图；

图5B为本发明W形成形工艺中第一工序成形示意图；

图5C为本发明W形成形工艺中第二工序侧翻边侧整形示意图；

图6为本发明W形成形工艺中第一工序成型模具剖视图；

图7为本发明W形成形工艺中第一工序另一成型模具剖视图。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

实施例一

如图5A至图5C所示，一种冲压成型方法，包含有两个加工工序，所述第一工序为成型加工，将平板材料截面由直线状态加工到W字形的状态，W工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间；

所述第二工序为直接采用侧向整形工序，将第一工序的半成品形状加工至几字形产品形态；

冲压件调试阶段，根据冲压件回弹的实际数据，在第二工序基础上进行回弹调试、整改。

所述W工件侧壁与水平方向的角度选择按以下方式：

1）角度介于0度与产品状态之间；

2）侧壁最大深度与产品件上平面宽度比小于1：1.5时，角度选择大于45度，深宽比大于1：1.5时，角度需小于45度。

如图6至图7所示，一种冲压成型模具，包括有第一工序模具和第二工序模具；

所述第一工序模具包括有，下模2、下模托芯1、下模成型镶块3、上模6、上模压芯7、上模成型镶块5、定位板4和氮气弹簧组件8及氮气弹簧安装垫板9；所述下模托芯1上下滑动安装于下模2中，下模成型镶块3安装在下模托芯1中，下模托芯1通过机床顶杆提供弹性力源；上模压芯7上下滑动安装于上模6中，上模成型镶块5固定安装于上模6上，氮气弹簧组件8的非活动部分通过氮气弹簧安装垫板9倒装于上模6中，其活塞杆下端与上模压芯7上表面接触配合,为上模压芯7提供弹力力源；所述下模成型镶块3的上表面与第一工序中的冲压件半成品的W型下表面形状相适应;上模成型镶块5下表面与上模压芯7的下表面组合,与冲压件半成品的W上表面形状型相适应。

所述下模成型镶块，分为3个部分，中间部分与上模压芯的下表面形状相适应、两侧部分分别与上模成型镶块的左右两部分相适应，见图7所示。

第一工序成形过程为：

下模托芯1在机床顶杆作用下,处于上浮状态,上模压芯7在自重及氮气弹簧组件8作用下，处于伸展状态；把尺寸裁好的钢板平板放置于下模托芯1上,用定位板4对钢板平板进行边界定位,随上模6在机床滑块作用下逐步下行，上模压芯7首先接触钢板平板，并与下模成型镶块3的中间部分一起配合压住板料，对板料进行初步加工，完成板料与上模压芯7接触部位具备W型冲压件的一部分特征，在此过程中下模成型镶块3及与其固定安装的下模托芯1，受力下行，但下行速度小于上模压芯7受反作用力而压缩氮气弹簧组件8回程的速度；上模6继续下行，与上模压芯7接触的氮气弹簧组件8进一步压缩，上模压芯7回退到某一位置，上模成型镶块5也开始接触钢板板料，并在下模成型镶块3配合下，最终将钢板料完全加工成W型冲压半成品件，完成第一工序加工。

因为板料从平板料状态加工到W型状态，其侧壁部分变化幅度小，成型深度较现有技术浅，角度变化在45度左右，远小于接近90度的角度变化，使上模成型镶块的凸R角对板料的作用相对平缓、柔和，内应力积聚大大减少，弧形面缺陷轻微。第二工序侧向整形时，弧形面不加重。

第二工序模具结构原理与现有技术中的带有斜楔机构的侧向整形模具相同。其中，侧向整形镶块安装在斜楔机构上，根据冲压件调试与整改需要，可以方便的拆毁、加工，进而完成侧壁回弹的质量解决。需要注意的是，侧向整形的斜楔运动方向与水平面的夹角要大于W形工件的左右端面与水平面的夹角，否则会产生侧向整形镶块向工件靠近时与W形工件左右两端面干涉。

实施例二

所述产品的几字形法兰边宽度大时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为双M字形叠加组合的状态；所述法兰宽度值≥35mm。

本发明还适用于：无法兰边的“n”字型冲压件，或者一侧有法兰边，另一侧无法兰边的制件，应用本发明时，第一工序的半成品形状可以仍完全延用“W”字型形状；也可作相应变动改为侧壁开口，与水平方向呈30度到60度夹角的倒“V”字型形状或者“N字型”，只要使侧壁成形不一步到位，而将其分别在第一工序和第二工序分步完成即可解决回弹和弧形面质量差的问题。特别的，当无法兰边的“n”字型冲压件侧壁较深时，且侧壁面还具有竖向台阶或类似特征时，应用本发明的倒“V”字型工艺，侧壁质量更好，优势更为明显。

所述产品的几字形为无边法兰时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为倒V字形的状态，工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间。

所述产品的几字形为一侧有法兰边时，第一工序将平板材料截面由直线状态加工为倒N字形的状态，工件侧壁与水平方向的角度在30度至60度之间。

所述下模成型镶块的上表面与第一工序中的冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的下表面形状相适应;上模成型镶块下表面与上模压芯的下表面组合,与冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的上表面形状型相适应。

本发明不仅适用于规则形状的冲压件，还适用于不完全规则、不对称的件，两侧的侧壁深度相差较大，同一侧的侧壁深度也相差较大，且法兰边形状有较多台阶，但同样可采用W字形成型工艺：第一工序，将平板钢板加工成不对称的W字形状，再通过第二工序的侧向整形加工，进而完成冲压件产品形状的冲压加工，第一二工序的加工内容分工与实施例一和二原理和效果同样地，只用两个工序，即完成产品的冲压成型加工。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种冲压成型模具，包括有第一工序模具和第二工序模具；其特征在于：

所述第一工序模具包括有，下模、下模托芯、下模成型镶块、上模、上模压芯、上模成型镶块、定位板和氮气弹簧组件及氮气弹簧安装垫板；所述下模托芯上下滑动安装于下模中，下模成型镶块安装在下模托芯中，下模托芯通过冲压机床顶杆提供弹性力源；上模压芯上下滑动安装于上模中，上模成型镶块固定安装于上模上，氮气弹簧组件的非活动部分倒装于上模中，其活塞杆下端与上模压芯上表面接触配合,为上模压芯提供弹力力源；所述下模成型镶块的上表面与第一工序中的冲压件半成品的W型下表面形状相适应；上模成型镶块下表面与上模压芯的下表面组合,与冲压件半成品的W上表面形状型相适应。

2.根据权利要求1所述的冲压成型模具，其特征在于：所述下模成型镶块，分为3个部分，中间部分与上模压芯的下表面形状相适应、两侧部分分别与上模成型镶块的左右两部分相适应。

3.根据权利要求1所述的冲压成型模具，其特征在于：所述下模成型镶块的上表面与第一工序中的冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的下表面形状相适应；上模成型镶块下表面与上模压芯的下表面组合,与冲压件半成品的倒V型、双M型或倒N字形的上表面形状型相适应。