CN110064696A - 一种不同步压料拉延成型模具及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同步压料拉延成型模具，包括上模本体、下模座、凸模以及凹模，所述凹模设在上模本体的下部，所述凸模设在下模座的上部，所述凸模固定设在下模座上，凸模的外侧设有活动的下压边圈，凸模的中心设有可活动的托芯，凸模和托芯之间滑动配合，凹模固定设在上模本体上形成固定凸模，凹模的外侧设有活动的上压边圈，所述上压边圈和下压边圈上下相对设置，所述凹模的下表面与凸模及托芯的上表面相对设置用于板料成型。小曲率背门内板不同步压边圈拉延成型模具在一道工序中实现了多次拉延成型，解决了小曲率复杂内覆盖件铝合金制件拉延成型不充分起皱开裂问题，提高了拉延质量；并且一次冲压成型即可完成，降低了成本。

Description

一种不同步压料拉延成型模具及其成型工艺

技术领域

本发明涉及拉延成型技术领域，尤其是涉及一种不同步压料拉延成型模具及其成型工艺。

背景技术

现有拉延模具结构如图2所示，主要有三大部件凹模、压边圈与凸模组成，其拉延成型工作过程为：冲压开始凹模随压力机上滑块下降，凹模接触板件与压边圈并随压机进一步下降，同时压机下气点顶住模具气顶杆接柱及压边圈共同作用下，板件接触凸模，凹模在压力机作用下，凹模压住板件与压边圈下降到死点，至此凹模和压边圈与凸模随压机合模到死点完成板件的拉延；随着压力机的回程，凹模随压力机滑块上升，板件在压机下气垫顶住模具气顶杆接柱与压边圈上升一个行程，凸模不动，板件脱离凸模，板件取走，完成一个完整的模具冲压过程。

现有的拉延模具结构在汽车覆盖件冲压模具运用较广泛，其结构简单并能满足简单覆盖件拉延冲压成形要求。可对于产品形状特殊的汽车内覆盖件应用效果并不理想，典型的覆盖件背门内板，尤其是铝合金曲率小拉延复杂的背门内板，这些产品特征在于法兰区域平坦，拉延深度浅，产品形状复杂，这类制件如果按照常规工艺拉延成形，就会出现法兰区域成形不足、形状复杂变化聚急剧的位置开裂，伴随严重起皱。这些问题在实际模具制造中，无法通过调试完全解决，不仅会降低汽车覆盖件产品质量，还影响模具制造周期。二次拉深是解决该问题手段之一，但增加拉延工序就意味着增加一套冲压模具，增加开发成本。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种不同步压料拉延成型模具及其成型工艺，其可对小曲率铝合金板件拉延一次成型。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种不同步压料拉延成型模具，包括上模本体、下模座、凸模以及凹模，所述凹模设在上模本体的下部，所述凸模设在下模座的上部，所述凸模固定设在下模座上，凸模的外侧设有活动的下压边圈，凸模的中心设有可活动的托芯，凸模和托芯之间滑动配合，凹模固定设在上模本体上形成固定凸模，凹模的外侧设有活动的上压边圈，所述上压边圈和下压边圈上下相对设置，所述凹模的下表面与凸模及托芯的上表面相对设置用于板料成型。

所述凸模和托芯之间通过导板导向配合，两者共同形成凸模结构。

所述上压边圈通过氮气弹簧设在上模本体上，所述托芯的下部设有托芯气顶杆接柱，下压边圈的下部设有下压边圈气顶杆接柱，所述下模座上对应托芯气顶杆接柱和下压边圈气顶杆接柱分别设有气顶杆。

所述托芯对应拉延产品的平坦部位设置。

所述固定凸模对应拉延产品的结构复杂部位设置。

所述下压边圈与固定凸模之间通过导板导向配合。

一种利用不同步压料拉延成型模具对板件的成型工艺，包括以下步骤：

工作合模阶段：

1)冲压工作前，模具处于打开状态，上压边圈处于最大行程位置；

2)压机开始工作时，下压边圈和托芯在压机气顶杆作用下，气顶杆压力通过下压边圈气顶杆接柱和托芯气顶杆接柱，将力分别传递给下压边圈和托芯，使下压边圈和托芯上升至工作状态；

3)上模本体与凹模和上压边圈随压机向下运动，上压边圈与下压边圈首先接触并压住板件，氮气弹簧开始压缩提供恒定压边力给上压边圈，实现压料；

4)压机继续下行，上压边圈与下压边圈压住板件随压机继续下行工作中，板件与托芯在压机气顶杆作用下和下压边圈在同一个行程，此时托芯开始接触板件并和凹模压住板料，至此板件收到上压边圈和下压边圈的外压料力，同时又受到凹模和托芯的内压料力；

5)上模本体与凹模和上压边圈随压机继续工作，这时凹模和凸模开始参与拉延成型，由于氮气弹簧恒定提供压力给上压边圈，此时下压边圈和托芯在凹模与上压边圈作用下至下死点，板件在内外都受压料力的控制下，凹模和凸模完成了拉延成型，至此模具拉延成型过程结束；

工作开模阶段：

1)上模本体向上运动，氮气弹簧开始释放，为上压边圈提供回程动力，在上模本体和凹模还没有完全脱离凸模之前，上压边圈受氮气弹簧压力板件还和下压边圈贴合；

2)随着压机上升，凸模和凹模1开始脱离板件，板件在上压边圈和下压边圈压住，随着压机上升，下压边圈与托芯在压力机气顶杆作用下，开始上升；

3)在压机继续上升开模过程中，托芯开始顶住板件开始和凹模脱离；

4)随着上模本体继续向上运动，上压边圈与下压边圈开始脱离，板件停止在下压边圈和托芯上，脱离凸模，上压边圈在氮气弹簧作用下回到初始状态；

5)上模本体凹模与上压边圈随压机继续向上运动，模具完全打开；

6)板件取走，压机气顶杆回程，下压边圈和托芯回到初始状态，模具开模结束。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

该不同步压料拉延成型模具及其成型工艺设计合理，小曲率背门内板不同步压边圈拉延成型模具在一道工序中实现了多次拉延成型，解决了小曲率复杂内覆盖件铝合金制件拉延成型不充分起皱开裂问题，提高了拉延质量；并且一次冲压成型即可完成，降低了成本。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明拉延成型模具剖视示意图。

图2为现有拉延成型模具剖视示意图。

图中：

1.下模座、2.凸模、3.托芯气顶杆接柱、4.托芯、5.下压边圈气顶杆接柱、6.下压边圈、7.上模本体、8.氮气弹簧、9.上压边圈、10.凹模。

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。

该不同步压料拉延成型模具，包括上模本体、下模座、凸模以及凹模，凹模设在上模本体的下部，凸模设在下模座的上部，凸模固定设在下模座上，凸模的外侧设有活动的下压边圈，凸模的中心设有可活动的托芯，凸模和托芯之间滑动配合，凹模固定设在上模本体上形成固定凸模，凹模的外侧设有活动的上压边圈，上压边圈和下压边圈上下相对设置，凹模的下表面与凸模及托芯的上表面相对设置用于板料成型。

凸模和托芯之间通过导板导向配合，两者共同形成凸模结构。下压边圈与固定凸模之间也通过导板导向配合。

上压边圈通过氮气弹簧设在上模本体上，托芯的下部设有托芯气顶杆接柱，下压边圈的下部设有下压边圈气顶杆接柱，下模座上对应托芯气顶杆接柱和下压边圈气顶杆接柱分别设有气顶杆。

托芯对应拉延产品的平坦部位设置。固定凸模对应拉延产品的结构复杂部位设置。小曲率背门内板不同步压边圈拉延成型模具在一道工序中实现了多次拉延成型，解决了小曲率复杂内覆盖件铝合金制件拉延成型不充分起皱开裂问题，提高了拉延质量；并且一次冲压成型即可完成，降低了成本。

优选具体实例如图1所示，模具结构包括下模座1、凸模2、托芯气顶杆接柱3、托芯4、下压边圈气顶杆接柱5、下压边圈6、上模本体7、氮气弹簧8、上压边圈9以及凹模10；凸模2固定于下模座1上；托芯4和凸模2通过导板导向配合，用工作螺栓与下模座相连，其工作行程由工作螺栓行程控制，下压边圈6和凸模导向配合，通过安全螺栓与下模座1连接，凹模10固定于上模本体7上，氮气弹簧固定于上模本体7上，上压边圈9通过工作侧销与安全侧销和上模本体7连接，氮气弹簧作用与上压边圈9上，并为上压边圈7提供压力，以上各接触部件之间通过导板与导滑面配合导向实现运动，各部件通过压机作用里实现各自运动功能，完成背门内板的拉延成型工作。

由于制件产品拉延深度和成型形状复杂，同时要保证产品拉延充分，故设置了凹模10和凸模2为主拉延区；凹模10固定于上模本体7上，凸模2固定于下模座1上，主成型区外设置了上压边圈9和下压边圈6，上压边圈9由氮气弹簧8提供恒定的成型力；下模凸模中间设置托料芯4，和下压边圈6在压力机气顶杆作用下同时工作，随压机的进一步工作，板件随上压边圈9与下压边圈6与托芯4共同作用下，板件在凸模2和凹模10接触完成拉延过程。

在冲压过程中，有别于传统拉延模具板件在凹模刚性压料面和压边圈接触后与凹模和凸模拉延仅有凹模压料面和压边圈压料，板件在凹模里面拉延成型不受控。

此结构在压力机工作过程汇中，上压边圈9和上模本体7及凹模一道下行，上压边圈9在氮气弹簧8以恒定的压力将板件和下压边圈7将板件压紧，气动杆顶出力将下压边圈6和托芯4顶起，托芯4和凹模10在模具进一步合模过程中，板件开始逐渐在凹模10和托芯4间接触并逐步压实，在继续拉延成型工作中，除上述板件压实外，板件在凹模10和凸模2作用下充分拉延，在板件拉有过程中，板件在上压边圈9和下压边圈6间流动，保证了板件拉延充分成型，同时解决了复杂形状内覆盖件小曲率铝合金产品的拉延成型开裂和起皱并存的冲压工艺难题。

根据产品曲率小、深度不同区域设置成形凸模与活动托芯；曲率小深拉延区域设置固定凸模，直接安装在下模座上，活动托芯设计在产品里面平坦部位，与凹模接触压住板料，工作螺栓使其与下模本体连接，其行程与产品外侧压边圈由具体冲压工艺决定。

根据制件拉延曲率小深度差距大的特点，在一序模具结构中将上模设计成产品里面设计出固定凹模和外侧设计成浮动上压边圈，将下模设计成凸模固定与活动托芯，活动托芯与下压边圈在压机顶杆作用下工作，在冲压的不同时段拉延成形，结构新颖有效。既能解决法兰浅拉延区域的成形不足，又能保证小曲率深拉延区域不发生板件开裂板料起皱的缺陷。

在冲压过程中，上压边圈9和下压边圈6起压料作用，同时外侧也参与成型，随着压机的继续工作，托芯4在冲压过程中和凹模10接触后，压住板料起到控制内侧平坦部分的压料力，在内、外压料力控制情况下，凸模2和凹模10完成了小曲率深拉延成型，这样既能防止小曲率深拉延区域的开裂，又避免了进料量过大导致的起皱问题，板件拉延充分刚性增强。

成型工艺具体为：

一、工作合模阶段：

(1)冲压工作前，模具处于打开状态，此时氮气弹簧8处于释放非工作状态，上压边圈9均达到最大行程位置，此时工作侧销处于受力状态；

(2)压机开始工作时，下压边圈6和托芯4在压机气顶杆作用下，压力机气顶杆压力通过下压边圈气顶杆接柱5和托芯气顶杆接柱3，将力分别传递给下压边圈6和托芯4，使下压边圈6和托芯4上升至工作状态，。

(3)上模本体7与凹模10和上压边圈9随压机向下运动，上压边圈9与下压边圈6首先接触并压住板件，氮气弹簧8开始压缩提供恒定压边力给上压边圈9，实现压料；

(4)压力机继续下行，上压边圈9与下压边圈6压住板件随压机继续下行工作中，板件与托芯4在压机气顶杆作用下和下压边圈在同一个形程，此时托芯4开始接触板件并和凹模10压住板料，形成有别于传统拉延只有外压边力，至此板件收到上压边圈9和下压边圈6的外压料力，同时又受到凹模10和托芯4的内压料力；

(5)上模本体7与凹模10和上压边圈9随压机继续工作，这时凹模10和凸模2开始参与拉延成型，由于氮气弹簧8恒定提供压力给上压边圈9，此时下压边圈6和托芯4在凹模10与上压边圈9作用下至下死点，板件在内外都受压料力的控制下，凹模10和凸模2完成了拉延成型，此结构有效控制复杂小曲率内覆盖件拉延成型出现的开裂与起皱问题，至此模具拉延成型过程结束；

二、工作开模阶段：

(1)上模本体7向上运动，氮气弹簧8开始释放，为上压边圈9提供回程动力，在上模本体7和凹模10还没有完全脱离凸模2之前，上压边圈9受氮气弹簧8压力板件还和下压边圈6贴合；

(2)随着压机上升，凸模2和凹模10开始脱离板件，板件在上压边圈9和下压边圈压住，随着压机上升，下压边圈6与托芯4在压力机气顶杆作用下，开始上升；

(3)在压机继续上升开模过程中，托芯4开始顶住板件开始和凹模10脱离；

(4)随着上模本体7继续向上运动，上压边圈9与下压边圈6开始脱离，板件停止在下压边圈6和托芯4上，脱离凸模2，上压边圈9在氮气弹簧8作用下回到初始状态；

(5)上模本体7凹模10与上压边圈9随压机继续向上运动，模具完全打开；

(6)板件取走，压力机气顶杆回程，下压边圈6和托芯4回到初始状态，模具开模结束；

从上述工作原理可以看出：小曲率背门内板不同步压边圈拉延成型模具，根据制件拉延深度起伏大和曲率小的特点，在模具结构上传统结构的凹模分为凹模10和上压边圈9，把凸模分为下压边圈6和凸模2与托芯4，在冲压过程的不同时段成形，解决平摊部位的充分拉延成型，又能保证小曲率深拉延区域不发生开裂和产品起皱的缺陷。

综述，小曲率背门内板不同步压边圈拉延成型工装在一道工序中实现了多次拉延成型，解决了小曲率复杂内覆盖件铝合金制件拉延成型不充分起皱开裂问题，节省了为解决此类问题增加工序而导致的模具开发费用。提高了企业设计制造水平，同时给汽车主机厂减小生产成本，带来良好的经济效益。

上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。

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)

1.一种不同步压料拉延成型模具，包括上模本体、下模座、凸模以及凹模，所述凹模设在上模本体的下部，所述凸模设在下模座的上部，其特征在于：所述凸模固定设在下模座上，凸模的外侧设有活动的下压边圈，凸模的中心设有可活动的托芯，凸模和托芯之间滑动配合，凹模固定设在上模本体上形成固定凸模，凹模的外侧设有活动的上压边圈，所述上压边圈和下压边圈上下相对设置，所述凹模的下表面与凸模及托芯的上表面相对设置用于板料成型。

2.如权利要求1所述不同步压料拉延成型模具，其特征在于：所述凸模和托芯之间通过导板导向配合，两者共同形成凸模结构。

3.如权利要求1所述不同步压料拉延成型模具，其特征在于：所述上压边圈通过氮气弹簧设在上模本体上，所述托芯的下部设有托芯气顶杆接柱，下压边圈的下部设有下压边圈气顶杆接柱，所述下模座上对应托芯气顶杆接柱和下压边圈气顶杆接柱分别设有气顶杆。

4.如权利要求1所述不同步压料拉延成型模具，其特征在于：所述托芯对应拉延产品的平坦部位设置。

5.如权利要求1所述不同步压料拉延成型模具，其特征在于：所述固定凸模对应拉延产品的结构复杂部位设置。

6.如权利要求1所述不同步压料拉延成型模具，其特征在于：所述下压边圈与固定凸模之间通过导板导向配合。

7.一种利用如权利要求1至6任一项所述不同步压料拉延成型模具的成型工艺，其特征在于：所述成型工艺包括以下步骤：

工作合模阶段：

1)冲压工作前，模具处于打开状态，上压边圈处于最大行程位置；

2)压机开始工作时，下压边圈和托芯在压机气顶杆作用下，气顶杆压力通过下压边圈气顶杆接柱和托芯气顶杆接柱，将力分别传递给下压边圈和托芯，使下压边圈和托芯上升至工作状态；

3)上模本体与凹模和上压边圈随压机向下运动，上压边圈与下压边圈首先接触并压住板件，氮气弹簧开始压缩提供恒定压边力给上压边圈，实现压料；

4)压机继续下行，上压边圈与下压边圈压住板件随压机继续下行工作中，板件与托芯在压机气顶杆作用下和下压边圈在同一个行程，此时托芯开始接触板件并和凹模压住板料，至此板件收到上压边圈和下压边圈的外压料力，同时又受到凹模和托芯的内压料力；

5)上模本体与凹模和上压边圈随压机继续工作，这时凹模和凸模开始参与拉延成型，由于氮气弹簧恒定提供压力给上压边圈，此时下压边圈和托芯在凹模与上压边圈作用下至下死点，板件在内外都受压料力的控制下，凹模和凸模完成了拉延成型，至此模具拉延成型过程结束；

工作开模阶段：

1)上模本体向上运动，氮气弹簧开始释放，为上压边圈提供回程动力，在上模本体和凹模还没有完全脱离凸模之前，上压边圈受氮气弹簧压力板件还和下压边圈贴合；

2)随着压机上升，凸模和凹模1开始脱离板件，板件在上压边圈和下压边圈压住，随着压机上升，下压边圈与托芯在压力机气顶杆作用下，开始上升；

3)在压机继续上升开模过程中，托芯开始顶住板件开始和凹模脱离；

4)随着上模本体继续向上运动，上压边圈与下压边圈开始脱离，板件停止在下压边圈和托芯上，脱离凸模，上压边圈在氮气弹簧作用下回到初始状态；

5)上模本体凹模与上压边圈随压机继续向上运动，模具完全打开；

6)板件取走，压机气顶杆回程，下压边圈和托芯回到初始状态，模具开模结束。