CN107597941A - 逆向压料预成形的复合拉伸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种逆向压料预成形的复合拉伸工艺，将零件按形状特征区分为正向凸出区域和反向凸出区域，分别对应设置各自的压料分型线和压料行程，其中下模压料器正向压料行程与正向凸出区域拉伸深度对应，上模压料器反向压料器行程与反向凸出区域拉伸深度对应；在拉伸过程中，先对反向凸出区域进行预拉伸；然后再对正向凸出区域和反向凸出区域进行同步拉伸成型。本发明将零件划分为正向凸出区域和反向凸出区域，并通过正、反方向双向分别拉伸的方式，相对于传统单向拉伸的方式，大大减少了单个方向拉延的深度，降低成形难度，整个工序零件的成形稳定可靠性及工序零件质量得到大幅提升，起皱、缩颈及开裂等质量缺陷得到有效控制。

Description

逆向压料预成形的复合拉伸工艺

技术领域

本发明涉及拉延模技术领域，特别是涉及一种逆向压料预成形的复合拉伸工艺。

背景技术

汽车后背门内板属于乘用车大型复杂内覆盖冲压零件，生产该产品的模具冲压工艺包括拉延、修边、冲孔、修边、翻边、整形等工序。

与类似车型相同部位零件相比较，一方面，该件正向形状较深，属深拉延类型，而其特别之处在于后视窗框区域的反向凸出深度却相当大，第一道工序的拉延工艺设计合理与否是整套工艺目标能否顺利达成的关键和难点所在。

按照传统做法，采用正向内、外压边外加反向自由胀形工艺，拉延工序数模设计时不得不大幅降低Dieface面(即：工艺补充面的高度须低于同一断面产品形状的最低点——反向凸出形状的尖点)，致使工序件的深度在满足正向深拉延的基础上大幅增加，拉延行程达到 St＝210mm，加剧了拉伸成形的困难，对材料的拉伸性能也提出了更高的要求，同时降低了材料的利用率，抬高了成本。由于反向凸出区域(下凹区域)的成形为无压边自由胀形，成形的稳定性及可靠性较差，模具调试难度大，周期长。该区域板料的起皱、变薄、缩颈及开裂等质量缺陷难以有效控制，产品合格率低，返修工作量大，对批量生产的影响很大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种逆向压料预成形的复合拉伸工艺，降低拉伸深度，有效降低成形难度、提升成形稳定可靠性及质量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明基础方案如下：

一种逆向压料预成形的复合拉伸工艺，将零件按形状特征区分为正向凸出区域和反向凸出区域，分别对应设置各自的压料分型线和压料行程，其中下模压料器正向压料行程与正向凸出区域拉伸深度对应，上模压料器反向压料器行程与反向凸出区域拉伸深度对应；在拉伸过程中，先对反向凸出区域进行预拉伸；然后再对正向凸出区域和反向凸出区域进行同步拉伸成型，通过正、反式复合拉延的方式完成两种特征形状的成型。

采用上述结构，将零件划分为正向凸出区域和反向凸出区域，并通过正、反方向双向分别拉伸的方式，相对于传统单向拉伸的方式，大大减少了单个方向拉延的深度，降低成形难度，整个工序零件的成形稳定可靠性及工序零件质量得到大幅提升，起皱、缩颈及开裂等质量缺陷得到有效控制。

进一步，该工艺采用的模具结构包括上模、下模、下内压料器、下外压料器和上压料器，所述下外压料器与上压料器对应。

进一步，所述下内压料器和下外压料器的行程相同，并且该行程与零件正向凸出区域的拉伸深度对应。

进一步，所述上压料器的行程与反向凸出区域的拉伸深度对应。

进一步，所述下内压料器和下外压料器的行程相同，所述上压料器与下外压料器的行程之和等于正向凸出区域最高点至反向凸出区域最低点的最短距离。

依次包括以下步骤，

a、上模和下模打开，下内压料器、下外压料器和上压料器顶出至各自的行程终点位置；

b、上模和上压料器下降直至上压料器与下外压料器作用并压紧料件；

c、保持上压料器和下外压料器不动，上模下降对料件进行预拉伸，直至料件与下内压料器接触；由于上压料器不动，在上模下降至下内压料器的过程中，对零件进行了抢料，对反向凸出区域进行了预拉伸，从减少了后一步合模过程中，正向凸出区域与反向凸出区域连接处变薄、缩颈及开裂等缺陷的产生。

d、上模、下内压料器、上压料器和下外压料器同步向下运动到达模具下止位，合模；完成零件正向凸出区域和反向凸出区域的拉伸。

进一步，所述步骤c中，上模下降的行程等于上压料器的行程和反向凸出区域的拉伸深度。

进一步，所述步骤d中，上模、下内压料器、上压料器和下外压料器同步向下运动的行程等于正向凸出区域的拉伸深度。

进一步，所述步骤c中，上压料器和下外压料器压紧面的位置高于反向凸出区域和下内压料器的最高位置。

如上所述，本发明的有益效果是：

将零件划分为正向凸出区域和反向凸出区域，并通过正、反方向双向分别拉伸的方式，相对于传统单向拉伸的方式，大大减少了单个方向拉延的深度，降低成形难度，整个工序零件的成形稳定可靠性及工序零件质量得到大幅提升，起皱、缩颈及开裂等质量缺陷得到有效控制。

传统工艺方法由于单向拉延深度太深根本无法拉伸出拉延深度较大的零件，开裂比较严重，本发明的复合拉伸能较好地对反向凸出形状较深的冲压零件进行拉延成形，且成形效果较好，产品制作出来后质量精度控制较好。

本发明工艺适用于反向凸出形状较深的冲压零件的深拉伸成形。

附图说明

图1为本发明拉伸成型零件的结构示意图；

图2为传统模具的示意图；

图3为传统模具压料行程及拉伸深度示意图；

图4为传统拉延工艺流程图；

图5为本发明的模具示意图；

图6为本发明正、反压料行程及拉伸深度示意图；

图7为本发明拉延工艺流程图；

图8为本传统工艺成型零件的CAE分析图及缺陷示意；

图9为本发明工艺成型零件的CAE分析图。

零件标号说明

1 上模

2 下模

3 下内压料器

4 下外压料器

5 上压料器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，本发明工艺针对的零件为正向有凸出，而反向凸出(或称向下凹入)形状较深的冲压零件，具体地示意为汽车后背门内板。

传统加工该零件的模具如图2所示，其包括上模、下模和设置于下模的下内压料器和下外压料器；其采用单向拉伸的工艺，其采用的工艺如图4所示，

1、开模状态：上模打开，下外压料器顶出210mm，下内压力器顶出100mm；

2、上模下降直至与下外压料器接触并将料件压紧；上模下降直至与下外压料器接触；

3、上模和下外压料器下降110mm直至与下内压料器接触；

4、上模、下外压料器和下内压料器一起下降100mm到达模具下死点，合模。

如图3所示，由于传统工艺的拉延行程达到St＝210mm，加剧了拉伸成形的困难，对材料的拉伸性能也提出了更高的要求，同时降低了材料的利用率，抬高了成本。由于反向凸出区域(下凹区域)的成形为无压边自由胀形，成形的稳定性及可靠性较差，模具调试难度大，周期长。该反向凸出区域板料容易产生起皱、缩颈及开裂等质量缺陷，产品合格率低，返修工作量大。图8所示为采用传统工艺成型零件的CAE分析结果，从图中可以看出零件边缘及弯曲部分质量缺陷较多(缺陷位置如图8所示)。

鉴于以上的缺点，本发明提出了一种逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其主要方法是，将零件按形状特征区分为正向凸出区域和反向凸出区域，为了实现对正向凸出区域的成形，设置下型内外压料器，且下型内外压料器行程与正向凸出区域的深度相对应；为了实现对反向凸出区域(下沉的窗框部位)的成形，设置了上型压料器，且上型压料器行程与反向凸出区域的深度相对应。通过上下压料器和上下模的相对运动(如图7)来实现逆向压料预成形的复合拉伸工艺方法，完成对复杂的汽车后背门内板等零件的成型。

本发明采用的模具如图5所示，其包括上模、下模、下内压料器、下外压料器和上压料器。下内压料器和下外压料器的行程相同，并且该行程与零件正向凸出区域的拉伸深度对应，上压料器的行程与反向凸出区域的拉伸深度对应。并且上压料器与下外压料器的行程之和等于正向凸出区域最高点至反向凸出区域最低点的最短距离，即垂直距离。

本发明在传统模具的基础上，增加了上压料器，对零件反向凸出区域单独采用逆向压料预拉延，取代了反向自由胀形，成形状态更加可控，起皱开裂等缺陷得到了彻底改善。

本发明工艺流程如图7所示，其步骤如下：

a、开模状态：上模打开，上压料器顶出110mm，下外压料器顶出和下内压力器顶出100mm；

b、上模和上压料器下降直至上压料器与下外压料器接触，并将料件压紧；

c、上压料器和下外压料器保持不动，上模下降110mm与下内压料器接触，对反向凸出区域进行预拉伸；其中，上模下降的行程等于上压料器顶出(如图6所示St1＝110)。在此过程中保持上压料器和下外压料器压紧面的位置高于反向凸出区域和下内压料器的最高位置，以便于对反向凸出区域的拉伸。

d、上模、下外压料器和下内压料器一起下降100mm到达模具下死点，合模。上模、下内压料器、上压料器和下外压料器同步向下运动的行程等于正向凸出区域的拉伸深度100mm (如图6所示St＝100)。

具体地，在拉延工艺及工序数模设计时，首先仅考虑正向凸出区域的成形可行性，设定拉伸深度(行程St2＝100mm)，制作拉延工艺补充，构建Dieface面，设计下模正向压料结构(其行程仅满足正向凸出形状拉伸所需即可)；接下来，对于仍低于Dieface面的反向凸出区域，考虑在上模(拉延模的凹模)增设逆向压料结构，即上压料器，其行程(St1＝110mm)仅需满足该部分反向凸出形状的拉伸所需即可。工序零件压制成形时，上压料器首先与下外压力器接触，通过上压料器逆向压料，上模下降实现反向凸出区域的拉伸预成形，然后通过下压料器的正向压料，上下压料器和上模下降，实现正向凸出区域的拉伸，在此过程中反向凸出区域进一步被拉伸成型，最终完成整个工序零件的复合拉伸成型。与传统拉延工艺方案相比较，拉延行程(前面提到的St＝210mm)分为上下压料结构的两个行程的总合 (St1+St2＝210mm)，这样大大减少了单向拉延的深度。

图9所示为本发明工艺成型零件的CAE分析示意图，从图中可以看出相对于传统工艺，开裂现象没有了，起皱现象也得到很好的控制，产品质量得到了很好的提升。与图9的对比可以看出，传统工艺方法由于单向拉延深度太深根本无法拉伸出这样拉延深度的零件，开裂比较严重，而本发明的复合拉伸能较好地对此件进行拉延成形，且成形效果较好，产品制作出来后质量精度控制较好。

本发明还对制造相同零件的材料利用率进行的对比：

采用了逆向压料预成形的复合拉伸工艺，下压料器的行程(ST2＝100mm)比传统下压料器的行程(ST＝210mm)减少了110mm，拉延深度也减少了110mm；这样同一零件用不同的拉延方法所需材料大小是大不一样的，如下表：

	产品重量(Kg)	板料尺寸	板料重量(Kg)	材料利用率
					传统拉延方式	7.57	1750X1680	16.11	47％
本发明工艺	7.57	1650x1550	14.02	53.9％

由上表可以看出，本发明可采用尺寸更小的板料作为坯料，减少原材料的浪费，同时提高了材料的利用率。

本发明采用逆向压料预成形的复合拉伸工艺，大幅降低了工序件单次拉伸深度，降低了深拉延件的成形难度及对材料拉伸性能的要求，并明显提高材料利用率，降低了成本。

增设上模(拉延模的凹模)压料结构，对零件反向凸出区域单独采用逆向压料预拉延工艺，取代了反向自由胀形，成形状态更加可控，效果得到了彻底改善。

因而本发明零件的成形稳定可靠性及工序零件质量得到大幅提升，起皱、缩颈及开裂等质量缺陷得到有效控制，产品合格率高，返修工作量低，批量生产有可靠保证。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：将零件按形状特征区分为正向凸出区域和反向凸出区域，分别对应设置各自的压料分型线和压料行程，其中下模压料器正向压料行程与正向凸出区域拉伸深度对应，上模压料器反向压料器行程与反向凸出区域拉伸深度对应；在拉伸过程中，先对反向凸出区域进行预拉伸；然后再对正向凸出区域和反向凸出区域进行同步拉伸成型，通过正、反复合拉延的方式完成两种特征形状的成型。

2.根据权利要求1所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：该工艺采用的模具结构包括上模、下模、下内压料器、下外压料器和上压料器，所述下外压料器与上压料器对应。

3.根据权利要求2所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述下内压料器和下外压料器的行程相同，并且该行程与零件正向凸出区域的拉伸深度对应。

4.根据权利要求2所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述上压料器的行程与反向凸出区域的拉伸深度对应。

5.根据权利要求2所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述下内压料器和下外压料器的行程相同，所述上压料器与下外压料器的行程之和等于正向凸出区域最高点至反向凸出区域最低点的最短距离。

6.根据权利要求2所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：依次包括以下步骤，

a、上模和下模打开，下内压料器、下外压料器和上压料器顶出至各自的行程终点位置；

b、上模和上压料器下降直至上压料器与下外压料器作用并压紧料件；

c、保持上压料器和下外压料器不动，上模下降对料件进行预拉伸，直至料件与下内压料器接触；

d、上模、下内压料器、上压料器和下外压料器同步向下运动到达模具下止位，合模；完成零件正向凸出区域和反向凸出区域的拉伸。

7.根据权利要求6所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述步骤c中，上模下降的行程等于上压料器的行程和反向凸出区域的拉伸深度。

8.根据权利要求6所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述步骤d中，上模、下内压料器、上压料器和下外压料器同步向下运动的行程等于正向凸出区域的拉伸深度。

9.根据权利要求6所述的逆向压料预成形的复合拉伸工艺，其特征在于：所述步骤c中，上压料器和下外压料器压紧面的位置高于反向凸出区域和下内压料器的最高位置。