CN103949544B - 一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座、凹模、与气顶杆驱动连接的压边圈、与凹模匹配的凸模、下模座，上模座与凹模固定连接且同步移动，凸模与下模座固定连接，凸模由上而下包括第一冲压部和第二冲压部，所述第一冲压部和第二冲压部之间通过过渡曲线部圆滑过渡，所述第一冲压部的侧壁外轮廓与凹模侧壁的间隙为待冲压板厚的1.2-1.6倍，所述第二冲压部的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的0.8-0.9倍，所述的过渡曲线部在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的2-3倍。本发明通过在冲压过程中改变模具间隙，减小材料内外层的应力差，有效的控制零件的侧壁卷曲回弹，提高零件的成形精度及质量。

Description

一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置

技术领域

本发明是一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，通过优化凸模结构，使零件关键部位模具间隙随冲压过程而变化，达到控制侧壁卷曲回弹的目的，属于冲压成形技术领域。

背景技术

侧壁卷曲是带法兰类零件的弯曲和拉深过程中容易出现的一种缺陷，是一种回弹现象，广泛存在于汽车梁类零件、不锈钢拉深件等零件的成形过程中。表现为成形完成后，原本应该平直的侧壁由于发生回弹而呈弧形，给后续的焊接、装配等工序造成困难，甚至导致零件报废。此外，家电产品、厨具等生活制品大量使用不锈钢件，不锈钢件因其较大的屈强比，加工过程中回弹严重，且加工硬化显著。常见的如不锈钢洗手盆、燃气灶台、机械设备外壳等在拉深过程中容易出现侧壁卷曲的问题。

侧壁卷曲现象发生在侧壁部位，受到模具结构的影响，传统的回弹补偿方法难以应用于侧壁卷曲现象的控制。

为减小零件的侧壁卷曲回弹，经过理论分析及大量实验后，本发明提出一种冲压件侧壁卷曲回弹控制方法，可以有效的控制零件的侧壁卷曲回弹，提高零件的成形精度及质量。

发明内容

本发明的目的在于减小冲压加工中出现的侧壁卷曲回弹缺陷，通过优化凸模结构，使零件关键部位模具间隙随冲压过程而变化，进而控制坯料在冲压过程中材料的流动阻力。下面以典型的直壁U形件为例说明发明的原理。

本发明采用的技术方案是：

一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座、凹模、与气顶杆驱动连接的压边圈、与凹模匹配的凸模、下模座，所述上模座与凹模固定连接且同步移动，所述凸模与下模座固定连接，所述凸模由上而下包括第一冲压部和第二冲压部，所述第一冲压部和第二冲压部之间通过过渡曲线部圆滑过渡，其中，所述第一冲压部的侧壁外轮廓与凹模侧壁的间隙为待冲压板厚的1.2-1.6倍，所述第二冲压部的侧壁外轮廓与凹模侧壁的间隙为待冲压板厚的0.8-0.9倍，所述的过渡曲线部52在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的2-3倍。

本发明通过凸模与凹模在进料口处间隙变小，冲压过程中模具间隙是变化的，变化趋势是由大变小，使板料的流动阻力会增大，在剩余的冲压行程中侧壁部位难以得到法兰部分的材料补充，从而由拉深状态转变为拉延状态，减小材料内外层的应力差，从而减少侧壁卷曲回弹。

进一步地，所述第二冲压部与待冲压板相挤压后的行程L为冲压总行程的5-10%，使得挤压处材料更贴近凸凹模，由挤压所带来的正压力使板料与模具之间的摩擦力骤然增大，阻碍了法兰区的板料继续向侧壁部分补充。行程L的大小对最终的侧壁卷曲控制效果有至关重要的影响：若其小于冲压总行程的5%，则难以使侧壁部分进入拉延的状态，无法使整个侧壁发生充分的塑性变形，也就无法减小侧壁材料的内外层应力差，影响了控制效果；若其大于冲压总行程的10%，则会使侧壁部分塑性变形过于强烈，由此可能会造成减薄率过大或局部破裂的情况出现，应尽量避免。

进一步地，所述凸模中部设置有上下贯穿的通孔，所述通孔相套地固定在凸字形下模座上，所述的凸模和下模座可各自独立制作，相互分离，使用时将凸模相套地固定在下模座上即可，需要时，也可以将凸模从下模座上拆卸分离开，方便在试模阶段修改凸模的外轮廓线更方便、快捷，且极大地节省模具凸模材料，节约材料成本。

与现有技术相比，本发明在冲压行程的后期，凸模与凹模在进料口处间隙变小，板料的流动阻力会增大，在剩余的冲压行程中侧壁部位难以得到法兰部分的材料补充，从而由拉深状态转变为拉延状态，减小材料内外层的应力差，从而有效的控制零件的侧壁卷曲回弹，提高零件的成形精度及质量。

附图说明

图1本发明实施例在准备冲压时的结构示意图。

图2为本发明实施例的凸模结构示意图。

图3本发明实施例在冲压过程中模具间隙开始变化时的结构示意图。

图4是图3中A处放大示意图。

图5本发明实施例在冲压完成时结构示意图。

图6图5中B处放大示意图。

其中，1-上模座；2-凹模；3-板料；4-压边圈；5-凸模；51-第一冲压部；52-过渡曲线部；53-第二冲压部；6-气顶杆；7-下模座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本发明采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。

实施例1

如图1所示，一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座1、凹模2、与气顶杆6驱动连接的压边圈4、与凹模2匹配的凸模5、下模座7，所述上模座1与凹模2固定连接且同步移动，所述凸模5与下模座7固定连接，所述凸模5由上而下包括第一冲压部51和第二冲压部53，所述第一冲压部51和第二冲压部53之间通过过渡曲线部52圆滑过渡，其中，所述第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的1.2倍，所述第二冲压部53的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的0.9倍，所述的过渡曲线部52在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的2倍。

本实施例以U形件成形为例，所述板料3的厚度为t，凸模5与下模座7采用可拆卸的连接方式，其侧壁轮廓并非为一条平直的直线段，而是由一段过渡曲线部52光滑连接两端直线段组成，过渡曲线部52在冲压方向上投影为2倍板料厚度，即2t。首先，凹模2与压边圈4压合，将板料固定住；待压边力稳定后，板料在凹模2与压边圈4的夹持下向下运动，此时，凸模5的第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为c=1.2t，c>t(料厚)；凹模2与压边圈4继续下行，当冲压行程还剩L(为冲压总行程的5%)时，凹模2侧壁与凸模5的第二冲压部53侧壁外轮廓在进料口处的间隙为c’=0.9t，c<t(料厚)（如图3、4），由于c’<c，因此材料在进料口处的阻力增大，材料的继续补充受到限制，零件的侧壁部分发生更强烈的塑性变形，侧壁内外层材料的应力差将显著减小，直至完成最后的冲压行程L（如图5、6）。

本发明通过凸模5与凹模2在进料口处间隙变小，使板料的流动阻力会增大，在剩余的冲压行程中侧壁部位难以得到法兰部分的材料补充，从而由拉深状态转变为拉延状态，减小材料内外层的应力差，从而减少侧壁卷曲回弹。

如图2所示，所述凸模5中部设置有上下贯穿的通孔54，所述通孔54相套地固定在凸字形下模座7上。所述的凸模5和下模座7可各自独立制作，相互分离，使用时将凸模5相套地固定在下模座7上即可，需要时，也可以将凸模5从下模座7上拆卸分离开，方便在试模阶段修改凸模的外轮廓线更方便、快捷，且极大地节省凸模5材料，节约材料成本。

实施例2

如图1所示，一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座1、凹模2、与气顶杆6驱动连接的压边圈4、与凹模2匹配的凸模5、下模座7，所述上模座1与凹模2固定连接且同步移动，所述凸模5与下模座7固定连接，所述凸模5由上而下包括第一冲压部51和第二冲压部53，所述第一冲压部51和第二冲压部53之间通过过渡曲线部52圆滑过渡，其中，所述第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的1.3倍，所述第二冲压部53的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的0.9倍，所述的过渡曲线部52在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的3倍。

本实施例以U形件成形为例，所述板料3的厚度为t，凸模5与下模座7采用可拆卸的连接方式，其侧壁轮廓并非为一条平直的直线段，而是由一段过渡曲线部52光滑连接两端直线段组成，过渡曲线部52在冲压方向上投影为3倍板料厚度，即3t。首先，凹模2与压边圈4压合，将板料固定住；待压边力稳定后，板料在凹模2与压边圈4的夹持下向下运动，此时，凸模5的第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为c=1.3t，c>t(料厚)（如图3、4）；凹模2与压边圈4继续下行，当冲压行程还剩L(为冲压总行程的8%)时，凹模2侧壁与凸模5的第二冲压部53侧壁外轮廓在进料口处的间隙为c’=0.9t，c<t(料厚)（如图2），由于c’<c，因此材料在进料口处的阻力增大，材料的继续补充受到限制，零件的侧壁部分发生更强烈的塑性变形，侧壁内外层材料的应力差将显著减小，直至完成最后的冲压行程L（如图5、6）。

本发明通过凸模与凹模在进料口处间隙变小，使板料的流动阻力会增大，在剩余的冲压行程中侧壁部位难以得到法兰部分的材料补充，从而由拉深状态转变为拉延状态，减小材料内外层的应力差，从而减少侧壁卷曲回弹。

如图2所示，所述凸模5中部设置有上下贯穿的通孔54，所述通孔54相套地固定在凸字形下模座7上。所述的凸模5和下模座7可各自独立制作，相互分离，使用时将凸模5相套地固定在下模座7上即可，需要时，也可以将凸模5从下模座7上拆卸分离开，方便在试模阶段修改凸模的外轮廓线更方便、快捷，且极大地节省凸模5材料，节约材料成本。

实施例3

如图1所示，一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座1、凹模2、与气顶杆6驱动连接的压边圈4、与凹模2匹配的凸模5、下模座7，所述上模座1与凹模2固定连接且同步移动，所述凸模5与下模座7固定连接，所述凸模5由上而下包括第一冲压部51和第二冲压部53，所述第一冲压部51和第二冲压部53之间通过过渡曲线部52圆滑过渡，其中，所述第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的1.6倍，所述第二冲压部53的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的0.8倍，所述的过渡曲线部52在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的3倍。

本实施例以U形件成形为例，所述板料3的厚度为t，凸模5与下模座7采用可拆卸的连接方式，其侧壁轮廓并非为一条平直的直线段，而是由一段过渡曲线部52光滑连接两端直线段组成，过渡曲线部52在冲压方向上投影为3倍板料厚度，即3t。首先，凹模2与压边圈4压合，将板料固定住；待压边力稳定后，板料在凹模2与压边圈4的夹持下向下运动，此时，凸模5的第一冲压部51的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为c=1.6t，c>t(料厚)；凹模2与压边圈4继续下行，当冲压行程还剩L(为冲压总行程的10%)时，凹模2侧壁与凸模5的第二冲压部53侧壁外轮廓在进料口处的间隙为c’=0.8t，c<t(料厚)（如图3、4），由于c’<c，因此材料在进料口处的阻力增大，材料的继续补充受到限制，零件的侧壁部分发生更强烈的塑性变形，侧壁内外层材料的应力差将显著减小，直至完成最后的冲压行程L（如图5、6）。

本发明通过凸模5与凹模2在进料口处间隙变小，使板料的流动阻力会增大，在剩余的冲压行程中侧壁部位难以得到法兰部分的材料补充，从而由拉深状态转变为拉延状态，减小材料内外层的应力差，从而减少侧壁卷曲回弹。

如图2所示，所述凸模5中部设置有上下贯穿的通孔54，所述通孔54相套地固定在凸字形下模座7上。所述的凸模5和下模座7可各自独立制作，相互分离，使用时将凸模5相套地固定在下模座7上即可，需要时，也可以将凸模5从下模座7上拆卸分离开，方便在试模阶段修改凸模的外轮廓线更方便、快捷，且极大地节省凸模5材料，节约材料成本。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，由上而下包括上模座(1)、凹模(2)、与气顶杆(6)驱动连接的压边圈(4)、与凹模(2)匹配的凸模(5)、下模座(7)，所述上模座(1)与凹模(2)固定连接且同步移动，所述凸模(5)与下模座(7)固定连接，其特征在于：所述凸模(5)由上而下包括第一冲压部(51)和第二冲压部(53)，所述第一冲压部(51)和第二冲压部(53)之间通过过渡曲线部(52)圆滑过渡，其中，所述第一冲压部(51)的侧壁外轮廓与凹模(2)侧壁的间隙为待冲压板厚的1.2-1.6倍，所述第二冲压部(53)的侧壁外轮廓与凹模(2)侧壁的间隙为待冲压板厚的0.8-0.9倍，所述的过渡曲线部(52)在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的2-3倍。

2.如权利要求1所述的冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，其特征在于：所述第二冲压部(53)与待冲压板相挤压后的行程L为冲压总行程的5-10%。

3.如权利要求1或2所述的冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置，其特征在于：所述凸模(5)中部设置有上下贯穿的通孔(54)，所述通孔(54)相套地固定在凸字形下模座(7)上。