CN105013918A - 复杂型面板材拉延模及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂型面板材拉延模，上模座(5)上设置上压边圈(7)，上压边圈(7)通过弹簧(9)与上模座(5)连接；上模镶块(6)的外缘处于上压边圈(7)的外缘之内；下模座(1)上设置下压边圈(2)，下压边圈(2)通过气垫顶杆(3)与下模座(1)连接；凸模(4)以冲压运动的方向套在凸模(4)上。本发明还公开了该拉延模的控制方法。采用上述技术方案，防止拉延过程板件起皱、减小板件回弹、反弧，提高产品质量；避免模具打开过程中制件随下压边圈托起时上压边圈复位压坏脱离凸模的板件。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造工艺装备的技术领域。更具体地，本发明涉及一种上下模双压边圈拉延模。另外，本发明还涉及该拉延模的控制方法。
背景技术
随着车身轻量化和车身强度要求不断提高，车身骨架越来越多件采用高强板和超高强板，但许多骨架件产品型面很复杂，成型深度深，型面起伏大，例如汽车前后纵梁和流水槽本体等类型件，目前基本上都是采用常规单动拉延方式进行成型。
常规单动拉延导致板件起皱严重，回弹和反弧很大，给后期调试、生产造成了极大的困难，而且产品的质量很差，板件起皱降低了板件在车身中的力学性能，无法满足高强钢骨架件的车身质量要求。
在现有技术中记载了以下技术方案：
中国专利文献CN200710078375.X，其技术方案是：工艺补充面的侧壁为不小于15°的斜坡式结构，该斜坡式结构的一端位于对应的拉深半成品的修边轮廓线外侧，其另一端与压料面凹模入口处的过渡圆弧连接；
中国专利文献CN200710078547.3，其技术方案是：将上模或压边圈上的拉延筋改为单独的工艺胀形筋，并固定在下模两侧，并在压边圈上对应开有容工艺胀形筋通过的通槽，艺胀形筋的高度控制在当压边圈运行到下死点时，工艺胀形筋约高于压边圈的压料面，一般控制在高于压边圈的压料面10-25mm左右，工艺胀形筋下端连接调整垫片。
中国专利文献CN201010209618.0，其技术方案是：凸模为两个独立的凸模，而该压边圈呈“日”字型；该“日”字型压边圈包括边框和与对应边框相连的压杆；该拉延模不同于传统模具的拉延模分型结构，而是将一个凸模而分成两个独立的凸模，以及压边圈设计成“日”字型，从而在“日”字型压边圈的中间压杆与凸模的预定间隙处形成两条分模线。
中国专利文献CN201310138651.2，其技术方案是：动力机构驱动上模远离或靠近下模，压料板上设置有用于夹紧固定待成型板材的夹紧单元，所述的压料板的旁侧设置有侧向移动单元，该侧向移动单元驱动压料板沿水平方向远离下模模芯，夹紧单元将待成型板材可靠的固定在压料板上，侧向移动单元带动压料板沿水平方向拉伸待成型板材，实现待成型板材的一次拉伸变形，然后上模向下运动与下模模芯接触挤压待成型板材，待成型板材发生二次变形，两次拉伸变形的叠加使待成型板材具有足够的伸展幅度。
中国专利文献CN201210404696.5，其技术方案是：采用上压边圈和下压边圈的双压边圈结构，在模具打开状态时，上压边圈的最低点的高度低于上模本体型面最低点的高度，下压边圈的最高点的高度高于下模本体型面最高点的高度，上压边圈和下压边圈要比上模本体和下模本体先接触坯料，保证先压料后成型。
但是，上述技术方案均未能很好解决复杂形状板料在拉伸时产生板件起皱的问题。
发明内容
本发明提供一种复杂型面板材拉延模，其目的是解决现有技术中的拉延模具结构存在的成型面复杂、型面起伏大的板件出现严重起皱、回弹反弧很大的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的复杂型面板材拉延模，包括上模座、下模座，在所述的上模座上设置上模镶块，在所述的下模座上设置凸模；所述的凸模凸起形状与上模镶块形腔的形状相适应；
所述的上模座上设置上压边圈，所述的上压边圈通过弹簧与上模座连接；所述的上模镶块的外缘处于上压边圈的外缘之内；
所述的下模座上设置下压边圈，所述的下压边圈通过气垫顶杆与下模座连接；所述的凸模以冲压运动的方向套在凸模上。
所述的上压边圈的中心部分的结构为穿过所述的上模镶块、朝向所述凸模凸起。
所述的上压边圈设有限位螺栓，所述的限位螺栓确定上压边圈相对于下模进行运动的极限位置。
所述的下压边圈上设置限位平衡块，所述的限位平衡块的位置与所述的上压边圈的外缘相对应。
所述的下压边圈上设置选择块，所述的选择块由驱动气缸驱动沿导向板上的导向结构运动。
所述的驱动气缸的活塞杆伸出、朝向所述的凸模方向运动至极限位置停止，使所述的选择块位于与所述的上压边圈外缘相应位置。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了应用于以上上所述的复杂型面板材拉延模的控制方法，其技术方案是所述控制方法的过程为：
1、拉延模处于初始状态；将板料放置定位在下压边圈上；
2、开始压料阶段：上模沿冲压方向向下运动，上模镶块的外缘底面与下压边圈的上表面接触闭合，实现下压边圈压料；气垫顶杆传递机床气垫力提供下压边圈的压料力；上压边圈的中心部分与凸模接触闭合，实现上压边圈压料；上压边圈的外缘与安装在下压边圈上的限位平衡块接触，使上压边圈在闭合过程中受力平衡；弹簧压缩，提供上压边圈的压料力；
3、拉延成型阶段：随上模继续向下运动，上模本体、上模镶块与下压边圈、气垫顶杆形成一个刚体，整体向下运动；上压边圈的中心部分始终通过板料与凸模接触；通过压缩弹簧的压缩，上压边圈相对于上模向上运动，上压边圈的外缘与下压边圈脱离，直到上模运行到下止点，上模镶块的型面部分通过板料与凸模接触，拉延成型结束，板料成形完成，变成最终的板件；
4、上压边圈延迟复位、选择块工作开启阶段：驱动气缸进气，推动选择块沿导向板作水平运动，直至选择块与限位平衡块接触，此时选择块与上压边圈接触，上压边圈的复位延迟功能开启；
5、上压边圈延迟复位阶段：随着模具打开，气垫顶杆托起下压边圈，并与上模镶块、上模本体、上压边圈行成一整体向上运动一个行程，板件脱离凸模，上压边圈克服弹簧压缩受力，通过选择块传递至下压边圈上，与气垫顶杆传递的机床气垫力抵消，保证上压边圈克服弹簧压缩受力不传递至已脱离凸模的板件而避免使板件被压坏；
6、上压边圈复位阶段：随上模继续打开向上运动，弹簧释放压缩，此阶段上模压边圈始终与选择块接触，相对下压边圈及下模部分不动，上压边圈相对上模本体及上模镶块向下运动，直至弹簧压缩量全部释放，上压边圈由限位螺栓限制其相对运动的极限位置；
7、模具完全打开等待取件阶段：上模继续向上运动，直至运动至上止点，上模本体带动上模镶块、上压边圈完全脱离下模，模具完全打开，驱动气缸拉回选择块处于非工作位置，等待板件取走后进入下一个工作循环。
本发明的上述技术方案，采用上下模内外双压边圈的拉延模具结构，即在拉延模的凹模内部设计上压边圈，在模具闭合过程中，上压边圈对凸模部位的板料实施压料，压料面和内部产品易起皱部位板料同时被压住，防止拉延过程板件起皱、减小板件回弹、反弧，提高产品质量；然后拉延成型产品其他型面，有效解决产品起皱，最大限度减小板件的回弹和反弧；同时，上模压边圈采用气缸选择机构，在上模打开前启动上压边圈复位延迟选择机构；在模具打开前，气缸驱动选择块运动至与上压边圈接触，模具打开过程弹簧释放压缩量前的力通过选择块传递至下压边圈，延迟上模压边圈的复位时间，避免模具打开过程中制件随下压边圈托起时上压边圈复位压坏已脱离凸模的板件。
附图说明
以下是对附图内容及其中的标记的简要说明：
图1为本发明的模双压边圈拉延模各部件打开状态示意图；
图2为图1中的下压边圈顶起、板料放置定位在下压边圈上的示意图；
图3本发明中的双压边圈开始压料状态示意图；
图4为本发明的上下模双压边圈拉延模拉延成型示意图；
图5为本发明的拉延模拉延成型完成、上压边圈延迟复位、选择块处于工作状态的示意图；
图6为本发明的拉延模拉延成型完成、下压边圈顶起、上压边圈处于延迟复位的状态示意图；
图7为本发明的拉延模拉延成型完成、下压边圈顶起、上压边圈复位状态的示意图；
图8为本发明的拉延模拉延成型完成、下压边圈顶起、上模完全打开，处于等待取走拉延板件的状态示意图。
图中标记为：
1、下模座，2、下压边圈，3、气垫顶杆，4、凸模，5、上模座，6、上模镶块，7、上压边圈，8、限位螺栓，9、弹簧，10、选择块，11、限位平衡块，12、驱动气缸，13、导向板，14、板料，15、板件。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1至图8所示本发明的结构，为一种复杂型面板材拉延模，是一种采用上下模双压圈拉延模具，包括上模座5、下模座1，在所述的上模座5上设置上模镶块6，在所述的下模座1上设置凸模4，凸模4安装固定在下模座1上；所述的凸模4凸起形状与上模镶块6形腔的形状相适应。该模具要将板料14冲压成板件15，板件15是复杂型面的工件，图中所示为拉伸成型，且形成多个台阶。板料14在模具闭合前放置并定位在下压边圈2上，模具运行到下止点，板料14成型完成为板件15。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现解决现有技术中的拉延模具结构存在的成型面复杂、型面起伏大的板件出现严重起皱、回弹反弧很大的问题的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1至图8所示，本发明的复杂型面板材拉延模，其中的上模座5上设置上压边圈7，所述的上压边圈7通过弹簧9与上模座5连接；所述的上模镶块6的外缘处于上压边圈7的外缘之内；所述的下模座1上设置下压边圈2，所述的下压边圈2通过气垫顶杆3与下模座1连接；所述的凸模4以冲压运动的方向套在凸模4上。
下压边圈2在气垫顶杆3驱动下可以沿冲压方向上下运动。上模镶块6、弹簧9安装固定在上模座5上，上压边圈7可以沿冲压方向上下运动；所述的气垫顶杆3，可以将机床气垫的压力传递到下压边圈2上，提供下压边圈2与上模镶块6闭合的压料力。
如图1所示，为本发明的上下模双压圈拉延模具结构完全打开状态。本发明解决了传统的单动拉延模具结构成型面复杂、型面起伏大的板件出现严重起皱、回弹反弧很大的技术难题。本发明采用上下模内外双压边圈的拉延模具结构，在传统拉延模的凹模内部设计压边圈，传统压料面和内部产品易起皱部位板料同时压住，然后拉延成型产品其他型面，有效解决产品起皱，最大限度减小板件的回弹和反弧。
所述的上压边圈7的中心部分的结构为穿过所述的上模镶块6、朝向所述凸模4凸起。
所述的上压边圈7设有限位螺栓8，或者，限位螺栓8安装固定在上模座5上；所述的限位螺栓8确定上压边圈7相对于下模进行运动的极限位置。在模具打开时，弹簧9释放压缩量，驱动上压边圈7复位并通过限位螺栓8限位，上模镶块6与下压边圈2闭合，上压边圈7与凸模4闭合满足压料功能。
所述的下压边圈2上设置限位平衡块11，所述的限位平衡块11的位置与所述的上压边圈7的外缘相对应。
所述的下压边圈2上设置选择块10，所述的选择块10由驱动气缸12驱动沿导向板13上的导向结构运动。
限位平衡块11、导向板13和驱动气缸12安装固定在下压边圈2上，选择块10在驱动气缸12驱动下可以沿导向板13水平运动至上压边圈7延迟工作状态和非工作状态。
所述的驱动气缸12的活塞杆伸出、朝向所述的凸模方向运动至极限位置停止，使所述的选择块10位于与所述的上压边圈7外缘相应位置。
上压边圈7采用气缸选择机构，在上模打开前，启动上压边圈7复位延迟选择机构，延迟上压边圈7的复位时间，避免模具打开过程上压边圈7复位压坏脱离凸模4的板件14。
所述的上压边圈7在模具闭合过程中，驱动气缸12处于非工作状态，选择块10与上压边圈7避开，上压边圈7与凸模4接触压缩弹簧9实现压料功能，弹簧9提供上压边圈7所需的压料力；在模具打开过程中，驱动气缸12将选择块10推至延迟复位状态，选择块10与上压边圈7接触，实现模具开启过程上压边圈7复位延迟。
所述的选择块10，在驱动气缸12驱动下可沿导板13水平方向运动，模具打开前，驱动气缸12驱动选择块10运动至与上压边圈7接触，实现模具打开过程上压边圈7复位延迟功能，模具打开后，驱动气缸12驱动选择块10运动至与上压边圈7避开，实现上压边圈7压料功能。
本发明中，在模具闭合过程上压边圈7对凸模4部位的板料14实施压料，是控制拉延过程板件起皱，减小板件回弹、反弧的关键；在模具打开前，驱动气缸12驱动选择块10运动至与上压边圈7接触，模具打开过程中，弹簧9释放压缩量前的力通过选择块10传递至下压边圈2，避免板件15随下压边圈2托起时，上压边圈7压坏已脱离凸模4的板件15。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了应用于以上上所述的复杂型面板材拉延模的控制方法，其技术方案是所述控制方法的过程为：
1、拉延模处于初始状态；如图2所示，将板料14放置定位在下压边圈2上；在此阶段，上模各部件处于非工作状态，模具处于拉延准备阶段；
图2所示为本发明下压边下圈顶起、板料放置定位在下压边圈上的示意图。在此过程中，机床气垫沿冲压方向向上运动，通过气垫顶杆3将下边圈2及安装在下压边圈上的驱动气缸12、选择块10、限位平衡块11、导向板13沿冲压方向向上托起一个行程，此时拉延前的板料14放置定位在下压边圈2上。
当模具向下运动工作时，下面按照本发明涉及的各工作部件工作顺序进行说明：
2、开始压料阶段：如图3所示，为模具开始压料阶段。在此过程中，上模沿冲压方向向下运动，上模镶块6的外缘底面与下压边圈2的上表面接触闭合，实现下压边圈2压料；气垫顶杆3传递机床气垫力提供下压边圈2的压料力；上压边圈7的中心部分与凸模4接触闭合，实现上压边圈7压料，上压边圈7的外缘与安装在下压边圈2上的限位平衡块11接触，使上压边圈在闭合过程中受力平衡；弹簧9压缩，提供上压边圈7的压料力；
3、拉延成型阶段：如图4所示，为模具的拉延成型阶段。随上模继续向下运动，上模本体5、上模镶块6与下压边圈2、气垫顶杆3形成一个刚体，整体向下运动；上压边圈7的中心部分始终通过板料14与凸模4接触；通过压缩弹簧9的压缩，上压边圈7相对于上模向上运动，上压边圈7的外缘与下压边圈2脱离，直到上模运行到下止点，上模镶块6的型面部分通过板料14与凸模4接触，拉延成型结束，板料14成形完成，变成最终的板件15；
4、上压边圈延迟复位、选择块工作开启阶段：如图5所示，在此过程中，驱动气缸12进气，推动选择块10沿导向板13作水平运动，直至选择块10与限位平衡块11接触，此时选择块10与上压边圈7接触，上压边圈7的复位延迟功能开启；
5、上压边圈延迟复位阶段：如图6所示，在该阶段，随着模具打开，气垫顶杆3托起下压边圈2，并与上模镶块6、上模本体5、上压边圈7行成一整体向上运动一个行程，板件15脱离凸模4，上压边圈7克服弹簧9压缩受力，通过选择块10传递至下压边圈2上，与气垫顶杆3传递的机床气垫力抵消，保证上压边圈7克服弹簧9压缩受力不传递至已脱离凸模4的板件15而避免使板件15被压坏；
6、上压边圈复位阶段：如图7所示，在该阶段，随上模继续打开向上运动，弹簧9释放压缩，此阶段上模压边圈7始终与选择块10接触，相对下压边圈2及下模部分不动，上压边圈7相对上模本体5及上模镶块6向下运动，直至弹簧9压缩量全部释放，上压边圈7由限位螺栓8限制其相对运动的极限位置；
7、模具完全打开等待取件阶段：如图8所示，在该阶段，上模继续向上运动，直至运动至上止点，上模本体5带动上模镶块6、上压边圈7完全脱离下模，模具完全打开，驱动气缸12拉回选择块10处于非工作位置，等待板件15取走后进入下一个工作循环。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体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非实质性的改进，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之内。
Claims (7)
1.一种复杂型面板材拉延模，包括上模座(5)、下模座(1)，在所述的上模座(5)上设置上模镶块(6)，在所述的下模座(1)上设置凸模(4)；所述的凸模(4)凸起形状与上模镶块(6)形腔的形状相适应；
其特征在于：
所述的上模座(5)上设置上压边圈(7)，所述的上压边圈(7)通过弹簧(9)与上模座(5)连接；所述的上模镶块(6)的外缘处于上压边圈(7)的外缘之内；
所述的下模座(1)上设置下压边圈(2)，所述的下压边圈(2)通过气垫顶杆(3)与下模座(1)连接；所述的凸模(4)以冲压运动的方向套在凸模(4)上。
2.按照权利要求1所述的复杂型面板材拉延模，其特征在于：所述的上压边圈(7)的中心部分的结构为穿过所述的上模镶块(6)、朝向所述凸模(4)凸起。
3.按照权利要求1所述的复杂型面板材拉延模，其特征在于：所述的上压边圈(7)设有限位螺栓(8)，所述的限位螺栓(8)确定上压边圈(7)相对于下模进行运动的极限位置。
4.按照权利要求1所述的复杂型面板材拉延模，其特征在于：所述的下压边圈(2)上设置限位平衡块(11)，所述的限位平衡块(11)的位置与所述的上压边圈(7)的外缘相对应。
5.按照权利要求1所述的复杂型面板材拉延模，其特征在于：所述的下压边圈(2)上设置选择块(10)，所述的选择块(10)由驱动气缸(12)驱动沿导向板(13)上的导向结构运动。
6.按照权利要求5所述的复杂型面板材拉延模，其特征在于：所述的驱动气缸(12)的活塞杆伸出、朝向所述的凸模方向运动至极限位置停止，使所述的选择块(10)位于与所述的上压边圈(7)外缘相应位置。
7.应用于权利要求1至6中任一项所述的复杂型面板材拉延模的控制方法，其特征在于所述控制方法的过程为：
1)拉延模处于初始状态；将板料(14)放置定位在下压边圈(2)上；
2)、开始压料阶段：上模沿冲压方向向下运动，上模镶块(6)的外缘底面与下压边圈(2)的上表面接触闭合，实现下压边圈(2)压料；气垫顶杆(3)传递机床气垫力提供下压边圈(2)的压料力；上压边圈(7)的中心部分与凸模(4)接触闭合，实现上压边圈(7)压料；上压边圈(7)的外缘与安装在下压边圈(2)上的限位平衡块(11)接触，使上压边圈在闭合过程中受力平衡；弹簧(9)压缩，提供上压边圈(7)的压料力；
3)、拉延成型阶段：随上模继续向下运动，上模本体(5)、上模镶块(6)与下压边圈(2)、气垫顶杆(3)形成一个刚体，整体向下运动；上压边圈(7)的中心部分始终通过板料(14)与凸模(4)接触；通过压缩弹簧(9)的压缩，上压边圈(7)相对于上模向上运动，上压边圈(7)的外缘与下压边圈(2)脱离，直到上模运行到下止点，上模镶块(6)的型面部分通过板料(14)与凸模(4)接触，拉延成型结束，板料(14)成形完成，变成最终的板件(15)；
4)、上压边圈延迟复位、选择块工作开启阶段：驱动气缸(12)进气，推动选择块(10)沿导向板(13)作水平运动，直至选择块(10)与限位平衡块(11)接触，此时选择块(10)与上压边圈(7)接触，上压边圈(7)的复位延迟功能开启；
5)、上压边圈延迟复位阶段：随着模具打开，气垫顶杆(3)托起下压边圈(2)，并与上模镶块(6)、上模本体(5)、上压边圈(7)行成一整体向上运动一个行程，板件(15)脱离凸模(4)，上压边圈(7)克服弹簧(9)压缩受力，通过选择块(10)传递至下压边圈(2)上，与气垫顶杆(3)传递的机床气垫力抵消，保证上压边圈(7)克服弹簧(9)压缩受力不传递至已脱离凸模(4)的板件(15)而避免使板件(15)被压坏；
6)、上压边圈复位阶段：随上模继续打开向上运动，弹簧(9)释放压缩，此阶段上模压边圈(7)始终与选择块(10)接触，相对下压边圈(2)及下模部分不动，上压边圈(7)相对上模本体(5)及上模镶块(6)向下运动，直至弹簧(9)压缩量全部释放，上压边圈(7)由限位螺栓(8)限制其相对运动的极限位置；
7)、模具完全打开等待取件阶段：上模继续向上运动，直至运动至上止点，上模本体(5)带动上模镶块(6)、上压边圈(7)完全脱离下模，模具完全打开，驱动气缸(12)拉回选择块(10)处于非工作位置，等待板件(15)取走后进入下一个工作循环。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151104 |