CN107931401A - 一种车身零件的成型装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车技术领域，公开了一种车身零件的成型装置及方法。该成型装置包括第一成型模具、第二成型模具及冲压模具；第一成型模具包括第一成型腔、第一柱塞冲头及第二柱塞冲头，待加工管件经第一成型模具成型为第一预成型件；第二成型模具包括第二成型腔、第三柱塞冲头及第四柱塞冲头，第一预成型件经第二成型模具成型为第二预成型件；第二成型模具设置有两个开口槽，开口槽用于形成凸缘；第一柱塞冲头和第三柱塞冲头均设置有液压接口；冲压模具包括上模和下模，第二预成型件放置于上模与下模之间，上模与下模用于将凸缘压合为止口，形成成型零件。通过采用内高压一体与冲压成型联合工艺，可以实现成型零件的壁厚均匀，整体质量得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种车身零件的成型装置及方法。
背景技术
当前国家正在大力推动纯电动汽车的发展。电动汽车行驶里程决定了电动汽车的实用性，而电动汽车的行驶里程又和整车重量有关系，所以汽车零件的轻量化尤为重要。
在汽车工业中，由于每一个单独的汽车零件都是由一个钢板经过冲压制成，汽车车身整体总装以止口作为焊接的工艺面，采用电阻点焊工艺，将各个单独零件连接形成整车。另外，在安装车门或车窗的部件里，止口还可以装配车门或车窗密封条。
传统工艺制作的汽车零件，各个零件需要分段焊接，即有焊点的部位横截面是封闭的，没有焊点部位是靠钣金件结构及相邻的焊点维持的“假密封或者假连接”，一旦结构两端的焊点遭到破坏，这段结构随即失效，存在成品强度低的问题。同时，对于复杂形状的零件，传统的冲压工艺不能一次成型，需要经过多个工序，利用多副冲压模具制作完成，存在材料利用率低、制作成本高的问题。另外，传统的冲压工艺需要通过很多零件焊接得到成品，存在成品在焊接处存在焊接变形、焊缝厚度不均匀，导致尺寸精度低的问题。除此之外，对于不易成型的复杂的零件，为了提高成品的强度、刚度等机械性能需通过焊接方式来实现一体化，成品重量也会增加，不能满足电动汽车轻量化的需求。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种车身零件的成型装置，以解决零件采用传统的冲压工艺，存在需要多个工序制作，成本高的问题。
为达此目的，本发明提供了一种车身零件的成型装置，该成型装置包括第一成型模具、第二成型模具及冲压模具；所述第一成型模具包括第一成型腔、第一柱塞冲头及第二柱塞冲头，所述第一成型腔能够放置贯穿其设置的待加工管件，所述第一柱塞冲头和所述第二柱塞冲头分别密封设置于所述待加工管件的两端，所述待加工管件经第一成型模具成型为第一预成型件；所述第二成型模具包括第二成型腔、第三柱塞冲头及第四柱塞冲头，所述第二成型腔能够放置贯穿其设置的所述第一预成型件，所述第三柱塞冲头和所述第四柱塞冲头分别密封设置于所述第一预成型件的两端，所述第一预成型件经第二成型模具成型为第二预成型件；所述第二成型模具上沿所述第二成型腔的径向设置有连通所述第二成型腔且对称设置的两个开口槽，所述开口槽用于形成凸缘；所述第一柱塞冲头和所述第三柱塞冲头均设置有液压接口；所述冲压模具包括上模和下模，所述第二预成型件放置于所述上模与所述下模之间，所述上模与所述下模用于将所述凸缘压合为止口，形成成型零件。
作为优选，所述第一成型模具包括两个相适配的第一成型凹模，所述第二成型模具包括两个相适配的第二成型凹模，两个所述第一成型凹模形成所述第一成型腔，两个所述第二成型凹模形成所述第二成型腔。
作为优选，所述第一预成型件贴合于所述第一成型腔内表面；所述第二预成型件贴合于所述第二成型腔内表面。
作为优选，所述上模与所述下模形成容纳腔，所述第二预成型件除所述凸缘外贴合于所述容纳腔内表面。
作为优选，所述第一成型模具、第二成型模具两端均设置有固定端口，所述第一成型模具的所述固定端口套设于所述待加工管件上，所述第二成型模具的所述固定端口套设于所述第一预成型件上。
作为优选，所述固定端口设置有定位孔，所述待加工管件和所述第一预成型件均穿过所述定位孔，且所述定位孔直径与所述待加工管件的外径相同。
作为优选，所述第一柱塞冲头、所述第二柱塞冲头、所述第三柱塞冲头及所述第四柱塞冲头的直径均与所述待加工管件的内径相同。
作为优选，还包括液压缸，所述第一柱塞冲头、所述第二柱塞冲头、所述第三柱塞冲头及所述第四柱塞冲头的外侧均连接于所述液压缸的输出端。
本发明的另一个目的在于提供一种车身零件的成型方法，以解决零件通过焊接方式得到成品，导致成品重量增加、尺寸精度低的问题。
为了实现上述目的，本发明还提供了车身零件的成型方法包括：
步骤1)一次内压预成型，将所述待加工管件置于所述第一成型腔内，所述第一柱塞冲头和所述第二柱塞冲头密封放置于所述待加工管件的两端，通过所述液压接口向所述待加工管件的管内腔注入高压液体，将待加工管件膨胀延展至与第一成型腔内表面贴合，形成第一预成型件；
步骤2)退火，对所述第一预成型件退火处理，去除应力集中；
步骤3)二次内压预成型，将所述第一预成型件置于所述第二成型腔内，
所述第三柱塞冲头和所述第四柱塞冲头密封放置于所述第一预成型件的两端，通过所述液压接口向所述第一预成型件的管内腔注入高压液体，将第一预成型件膨胀延展至与第二成型腔内表面贴合，形成带有凸缘的第二预成型件；
步骤4)冲压成型，将带有凸缘的第二预成型件放置于所述冲压模具的上模和下模之间，所述上模与所述下模将所述凸缘压合为止口，形成成型零件。
作为优选，所述步骤1)包括形成第一预成型件之后，将所述第一成型模具的两个成型凹模分模；所述步骤3)包括形成第二预成型件之后，将所述第二成型模具的两个成型凹模分模。
本发明的有益效果：
1)通过采用将待加工管件经第一成型模具成型为第一预成型件，第一预成型件经第二成型模具成型为带有凸缘的第二预成型件，第二预成型件放置于冲压模具的上模与所述下模之间，且上模与下模将凸缘压合为止口，形成成型零件的方式，可以实现复杂零件的一体成型，避免复杂零件需要多个零件组装而成，减少了零件数量,提高了材料利用率。
2)通过采用内高压一体成型的方式，避免各个零件需要分段焊接，在焊接处存在焊接变形、焊缝厚度不均匀的问题，可以实现成型零件的壁厚均匀，提高了尺寸精度，整体质量得到改善。
3)相较传统单一的冲压工艺，通过采用内高压一体成型的方式，减少了工艺工序和模具数量，进而节省了人工成本和模具成本。
4)通过采用内高压一体成型与冲压成型联合工艺，零件的断面一直是连接的，提高了成型零件强度、刚度等机械性能，同时，在满足强度、刚度等机械性能的情况下，降低成型零件的重量。
附图说明
图1是本发明车身零件的成型装置的第一成型模具的结构示意图；
图2是图1中A-A处剖视图；
图3是本发明车身零件的成型装置的第二成型模具的结构示意图；
图4是图3中B-B处剖视图；
图5是本发明车身零件的成型装置的冲压模具的结构示意图；
图6是本发明车身零件的成型装置的冲压模具的合模示意图；
图7是本发明车身零件的成型方法的工艺流程图。
图中：
1、第一成型模具；2、第二成型模具；3、冲压模具；4、高压液体
11、第一成型凹模；12、第一柱塞冲头；13、第二柱塞冲头；
21、第二成型凹模；22、第三柱塞冲头；23、第四柱塞冲头；24、开口槽；
211、液压接口；212、固定端口；
31、上模；32、下模；
80、第一预成型件；81、第二预成型件；82、成型零件；811、凸缘；821、止口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供一种车身零件的成型装置，如图1-6所示，该成型装置包括第一成型模具1、第二成型模具2及冲压模具3，通过采用将待加工管件经第一成型模具1成型为第一预成型件80，第一预成型件80经第二成型模具2成型为带有凸缘811的第二预成型件81，第二预成型件81放置于冲压模具3的上模31与下模32之间，且上模31与下模32将凸缘811压合为止口821，形成成型零件82的方式，可以实现复杂零件的一体成型，避免复杂零件需要多个零件组装而成，减少了零件数量,提高了材料利用率。
如图1-2所示，第一成型模具1包括两个相适配的第一成型凹模11、第一柱塞冲头12及第二柱塞冲头13，其中两个第一成型凹模11形成第一成型腔，且第一成型腔能够放置贯穿其设置的待加工管件。同时，设置有液压接口211的第一柱塞冲头12和第二柱塞冲头13分别密封设置于所述待加工管件的两端，且第一柱塞冲头12和第二柱塞冲头13的外侧均连接于所述液压缸的输出端，用于待加工管件的密封。通过第二柱塞冲头13的液压接口211向的管内腔注入高压液体4，高压泵与阀门使得高压液体4的压力不断增大，且第一柱塞冲头12及第二柱塞冲头13能够沿待加工管件的内壁向内移动，将待加工管件膨胀延展至与第一成型腔内表面贴合，形成第一预成型件80。
第一成型模具1两端均设置有带有定位孔(图中未标出)的固定端口212，且定位孔的直径与待加工管件的外径相同。同时，待加工管件和第一预成型件80均可以穿过定位孔，第一成型模具1的固定端口212套设于待加工管件上，用于固定待加工管件。
如图3-4所示，第二成型模具2包括两个相适配的第二成型凹模21、第三柱塞冲头22及第四柱塞冲头23，其中两个第二成型凹模21相对接形成第二成型腔，且第二成型腔能够放置贯穿其设置的第一预成型件80。同时，第二成型模具2上沿第二成型腔的径向设置有连通第二成型腔且对称设置的两个开口槽24，开口槽24用于形成凸缘811。具体的，上述开口槽24是通过两个成型凹模对接时，两者之间留有的间隙形成的。
上述第四柱塞冲头23和设置有液压接口211的第三柱塞冲头22分别密封设置于第一预成型件80的两端，且第三柱塞冲头22和第四柱塞冲头23的外侧均连接于所述液压缸的输出端，用于第一预成型件80的密封。通过第三柱塞冲头22的液压接口211向第一预成型件80的管内腔注入高压液体4，高压泵与阀门使得高压液体4的压力不断增大，且第三柱塞冲头22及第四柱塞冲头23能够沿第一预成型件80的内壁向内移动，将第一预成型件80膨胀延展至与第二成型腔内表面贴合，形成带有凸缘811的第二预成型件81。
第二成型模具2两端均设置有带有定位孔(图中未标出)的固定端口212，且定位孔的直径与第一预成型件80两端的外径相同。同时，第一预成型件80和第二预成型件81均可以穿过定位孔，第二成型模具2的固定端口212套设于第一预成型件80上，用于固定第一预成型件80。
需要说明的是，上述第一柱塞冲头12、第二柱塞冲头13、第三柱塞冲头22及第四柱塞冲头23的直径均与待加工管件的内径相同。同时，根据实际生产需要，待加工管件的长度大于第一成型模具1和第二成型模具2沿中心轴线方向的长度。
如图5-6所示，冲压模具3包括上模31和下模32，上模31与下模32形成容纳腔，第二预成型件81除凸缘811外的部位均能够贴合于容纳腔内表面。将第二预成型件81放置于冲压模具3的上模31与所述下模32之间，上模31与下模32用于将凸缘811压合为止口821，使得第二预成型件81形成最终的成型零件82。
针对上述的装置，本实施例还提供了一种车身零件的成型方法，如图7所示，其包括如下步骤：
步骤1)一次内压预成型，将待加工管件置于第一成型腔内，第一柱塞冲头12和第二柱塞冲头13密封放置于待加工管件的两端，通过液压接口211向待加工管件的管内腔注入高压液体4，将待加工管件膨胀延展至与第一成型腔内表面贴合，形成第一预成型件80；
步骤2)退火，对第一预成型件80退火处理，去除应力集中；
步骤3)二次内压预成型，将第一预成型件80置于第二成型腔内，第三柱塞冲头22和第四柱塞冲头23密封放置于第一预成型件80的两端，通过液压接口211向第一预成型件80的管内腔注入高压液体4，将第一预成型件80膨胀延展至与第二成型腔内表面贴合，形成带有凸缘811的第二预成型件81；
步骤4)冲压成型，将带有凸缘811的第二预成型件81放置于冲压模具3的上模31和下模32之间，上模31与下模32将凸缘811压合为止口821，形成成型零件82。
需要说明的是，所述步骤1)包括形成第一预成型件80之后，排出第一预成型件80内部的高压液体4，且将第一成型模具1的两个成型凹模分模；所述步骤3)包括形成第二预成型件81之后，排出第二预成型件81内部的高压液体4，且将第二成型模具2的两个成型凹模分模。
需要说明的是，第一预成型件80和第二预成型件81形成过程中，第一预成型件80和第二预成型件81的内部均保持密封保压状态。
本实施例提供的车身零件的成型装置及方法，可制作车身腔体结构的止口821边，包括A柱、B柱、C柱、门槛梁、A柱上段等。如采用该成型装置和方法制造后副车架的止口821，模具数量由原来的传统工艺的32副减少至3副，模具费用减少了37％，极大节约了模具成本。此外，通过采用液压方式，无需通电加热管材和输入高压空气，对复杂零件可以做到一次成型，减少了结构的零件数量与焊接重量，较传统的冲压焊接件减轻20％-30％；与车削/镗孔零件比较，可减轻40％-50％，最多甚至可达75％。
同时，通过采用内高压一体成型与冲压成型联合工艺，完成制作的零件，零件的横截面全部是连接的。对于具有相同重量和相同横截面面积的零件，采用内高压与冲压成型联合工艺制作的零件刚度、强度等机械性能更好；与之相对应地，对于具有相同刚强度和相同横截面面积的零件，采用内高压与冲压成型联合工艺制作的零件，其重量会更轻，进而满足电动汽车轻量化的需求。
另外，本实施例提供的车身零件的成型装置及方法还具有以下突出优点：
1)通过采用将待加工管件经第一成型模具1成型为第一预成型件80，第一预成型件80经第二成型模具2成型为带有凸缘811的第二预成型件81，第二预成型件81放置于冲压模具3的上模31与所述下模32之间，且上模31与下模32将凸缘811压合为止口821，形成成型零件82的方式，可以实现复杂零件的一体成型，避免复杂零件需要多个零件组装而成，减少了零件数量,提高了材料利用率。
2)通过采用内高压一体成型的方式，避免各个零件需要分段焊接，在焊接处存在焊接变形、焊缝厚度不均匀的问题，可以实现成型零件82的壁厚均匀，提高了尺寸精度，整体质量得到改善。
3)相较传统单一的冲压工艺，通过采用内高压一体成型的方式，减少了工艺工序，进而节省了人工成本。
4)通过采用内高压一体成型与冲压成型联合工艺，零件的断面一直是连接的，提高了成型零件82强度、刚度等机械性能，同时，在满足强度、刚度等机械性能的情况下，降低成型零件82的重量。
5)通过采用液压方式，无需通电加热管材和输入高压空气，生产环境可控，无噪声、无高温。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚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 (10)
1.一种车身零件的成型装置，其特征在于，包括第一成型模具(1)、第二成型模具(2)及冲压模具(3)；
所述第一成型模具(1)包括第一成型腔、第一柱塞冲头(12)及第二柱塞冲头(13)，所述第一成型腔能够放置贯穿其设置的待加工管件，所述第一柱塞冲头(12)和所述第二柱塞冲头(13)分别密封设置于所述待加工管件的两端，所述待加工管件经所述第一成型模具(1)成型为第一预成型件(80)；
所述第二成型模具(2)包括第二成型腔、第三柱塞冲头(22)及第四柱塞冲头(23)，所述第二成型腔能够放置贯穿其设置的所述第一预成型件(80)，所述第三柱塞冲头(22)和所述第四柱塞冲头(23)分别密封设置于所述第一预成型件(80)的两端，所述第一预成型件(80)经所述第二成型模具(2)成型为第二预成型件(81)；
所述第二成型模具(2)上沿所述第二成型腔的径向设置有连通所述第二成型腔且对称设置的两个开口槽(24)，所述开口槽(24)用于形成所述第二预成型件(81)的凸缘(811)；
所述第一柱塞冲头(12)和所述第三柱塞冲头(22)均设置有液压接口(211)；
所述冲压模具(3)包括上模(31)和下模(32)(32)，所述第二预成型件(81)放置于所述上模(31)与所述下模(32)之间，所述上模(31)与所述下模(32)用于将所述凸缘(811)压合为止口(821)，形成成型零件(82)。
2.根据权利要求1所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述第一成型模具(1)包括两个相适配的第一成型凹模(11)，所述第二成型模具(2)包括两个相适配的第二成型凹模(21)，两个所述第一成型凹模(11)形成所述第一成型腔，两个所述第二成型凹模(21)形成所述第二成型腔。
3.根据权利要求2所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述第一预成型件(80)贴合于所述第一成型腔内表面；
所述第二预成型件(81)贴合于所述第二成型腔内表面。
4.根据权利要求3所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述上模(31)与所述下模(32)形成容纳腔，所述第二预成型件(81)除所述凸缘(811)外的部位均贴合于所述容纳腔内表面。
5.根据权利要求1所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述第一成型模具(1)、第二成型模具(2)两端均设置有固定端口(212)，所述第一成型模具(1)的所述固定端口(212)套设于所述待加工管件上，所述第二成型模具(2)的所述固定端口(212)套设于所述第一预成型件(80)上。
6.根据权利要求5所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述固定端口(212)设置有定位孔，所述待加工管件和所述第一预成型件(80)均穿过所述定位孔，且所述定位孔直径与所述待加工管件的外径相同。
7.根据权利要求1所述的车身零件的成型装置，其特征在于，所述第一柱塞冲头(12)、所述第二柱塞冲头(13)、所述第三柱塞冲头(22)及所述第四柱塞冲头(23)的直径均与所述待加工管件的内径相同。
8.根据权利要求7所述的车身零件的成型装置，其特征在于，还包括液压缸，所述第一柱塞冲头(12)、所述第二柱塞冲头(13)、所述第三柱塞冲头(22)及所述第四柱塞冲头(23)的外侧均连接于所述液压缸的输出端。
9.一种车身零件的成型方法，采用如权利要求1-8任一项所述的车身零件的成型装置成型，其特征在于，包括：
步骤1)一次内压预成型，将所述待加工管件置于所述第一成型腔内，所述第一柱塞冲头(12)和所述第二柱塞冲头(13)密封放置于所述待加工管件的两端，通过所述液压接口(211)向所述待加工管件的管内腔注入高压液体(4)，将待加工管件膨胀延展至与第一成型腔内表面贴合，形成第一预成型件(80)；
步骤2)退火，对所述第一预成型件(80)退火处理，去除应力集中；
步骤3)二次内压预成型，将所述第一预成型件(80)置于所述第二成型腔内，所述第三柱塞冲头(22)和所述第四柱塞冲头(23)密封放置于所述第一预成型件(80)的两端，通过所述液压接口(211)向所述第一预成型件(80)的管内腔注入高压液体(4)，将第一预成型件(80)膨胀延展至与第二成型腔内表面贴合，形成带有凸缘(811)的第二预成型件(81)；
步骤4)冲压成型，将带有凸缘(811)的第二预成型件(81)放置于所述冲压模具(3)的上模(31)和下模(32)之间，所述上模(31)与所述下模(32)将所述凸缘(811)压合为止口(821)，形成成型零件(82)。
10.根据权利要求9所述的车身零件的成型方法，其特征在于，所述步骤1)包括形成第一预成型件(80)之后，将所述第一成型模具(1)的两个成型凹模分模；
所述步骤3)包括形成第二预成型件(81)之后，将所述第二成型模具(2)的两个成型凹模分模。
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