CN110666038B - 用于成型封闭式凹部的模具以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模(7)，所述第一凸模(7)在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽(17)，下模具有刚性的第二凸模(11)，所述第二凸模(11)在面向待成型的板料的一侧上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽(18)，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽(17)覆盖第二凹槽(18)。

Description

用于成型封闭式凹部的模具以及方法

技术领域

本发明涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具。此外，本发明涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的方法。按照本发明的模具和方法尤其是适用于汽车的门外板手扣凹部、发动机盖外板车标凹部和侧围外板加油口等封闭式凹部的成型。

背景技术

从现有技术中已知的是，在汽车外覆盖件上有几处存在明显的凹部，比如门外板手扣凹部、发动机盖外板车标凹部和侧围外板加油口等，此类凹部在现有技术中通常通过拉延成型或整形方法实现。但是，在拉延成型的情况下，由于受到拉延或整形方法本身的限制，极容易在此类凹槽的周围产生缺陷，从而影响整车的美观。此外，在用于制造凹部的模具调试过程中，需要耗费大量的人力和物力。以下以车门外板手扣凹部为例进行说明这样的封闭式凹部的制造方法。车门外板的手扣凹部造型是整车上一个重要的造型特征，这部分区域也是整车表面评审中一个重要的关注项目。手扣凹部处的形状通常以拉延模具成型。手扣凹部形状主要通过模具的上模成型。拉延模具的上模具有由铸件制成的凸模，下模具有包括凹槽的凸模。在拉延过程中，首先，借助上模和下模上的压料圈将板料压紧，随着上模的压机滑块继续向下运行，上模的凸模部分开始接触板料并把板料逐渐压入下模的凸模的凹槽中以形成手扣凹部。在此过程中，手扣凹部圆角处的板料处于自由状态，压料力仅是把此部分的板料拉紧。在手扣凹部区域，上模的凸模作用在板料上的力远远大于压料力传递到此部分区域的拉力，所以，圆角外的板料会越过手扣凹部圆角流入手扣凹部内，此外，手扣凹部圆角轮廓有时是不规则的，从而导致材料流入量不均匀，进而在此手扣凹部圆角区域产生不均匀的切向压应力，由此导致产品缺陷的产生，例如产生凹坑。对于拉延成型的手扣凹部来说，受到方法本身的限制，产品缺陷是不可避免的，即使在手扣凹部外围区域20mm 至40mm范围内施加强压，也不能完全克服此类产品缺陷。目前，市场上基本上所有产品的手扣凹部区域均存在产品缺陷，尽管在调试过程中耗费了大量的人力物力，产品缺陷问题仍然得不到彻底解决。

现有技术中也已知通过弹性材料冲压板料以对板料进行成型的方法，然而其原理仍然是和拉延成型相同，对凹槽的冲压成型是通过弹性材料的快速变形从而对板料快速成型而实现的，因而仍然容易造成产品缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服在现有技术中封闭式凹部成型所造成的产品缺陷，改善具有封闭式凹部的金属板料的质量。

为了实现上述目的，按照本发明，提供一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模，所述第一凸模在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽，下模具有刚性的第二凸模，所述第二凸模上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽覆盖第二凹槽。按照本发明，封闭式凹部指的是在板料上成型的凹部的周向轮廓是封闭的。

在借助按照本发明的模具的成型过程中，首先，第一凸模的边缘部分接触板料，并把板料压紧在第二凸模上，从而起到压料的作用，随着上模的继续向下运行，由于第一凸模具有一定的可变形性，随着压力增大，变形首先在第一凸模的与板料接触的部分开始，压紧板料的力会逐渐加大，当力逐渐增大到使第一凸模变形时，第一凸模就会从其第一凹槽的边缘开始慢慢被向里压缩，第一凹槽的边缘位置会比第一凹槽内部先接触到板料。当第一凸模逐步变形从而压紧板料，并逐渐到达第二凸模的第二凹槽边缘部分时，由于在第二凸模的第二凹槽上方的板料在第二凸模上已经没有支撑，如果有力作用在板料上，板料就会开始沿着第二凹槽的边缘变形以形成手扣凹部的圆角，并且随着第一凸模的逐渐变形，所述板料会在第一凸模的作用下沿着第二凹槽的边缘慢慢贴靠第二凹槽的内壁。最后，第一凸模的第一凹槽随着变形消失并且从第一凸模的压料面凸出的材料将板料完全贴紧在第二凸模的第二凹槽内壁上，于是最终在板料上成型出封闭式凹部的形状。在成型开始时，板料仅仅是沿着第二凸模的第二凹槽的边缘变形，类似于翻边，由第一凸模传递的力始终在料厚方向上压紧板料，不存在径向的拉应力，因此材料不会流入要成型的封闭式凹部，从而避免了在封闭式凹部周围产生切向压应力和材料流动的问题；在后期的成型过程中，板料也是被慢慢地随着第一凸模的变形贴紧第二凸模的第二凹槽，没有变形的板料总是处于平面双向拉应力的状态，封闭式凹部的成型是在局部小变形中逐步实现的，因此按照本发明的模具也可称为“多重翻边”成型模具。第一凸模的变形后的区域成为压料区，起到了压料的作用，随着成型的不断进行，压料区域在不断的变大。按照本发明，待成型的封闭式凹部的圆角外的板料在压料力和圆角阻力的作用下也很难流入封闭式凹部内，因此本发明解决了在封闭式凹部的圆角以外产生切向压应力和材料流动的问题，所以不会产生缺陷。

优选地，按照本发明，所述第一凸模由聚氨酯制成，进一步优选地，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度80至95，特别优选地，聚氨酯的硬度约为肖氏硬度90。聚氨酯具有良好的可变形性以及变形后的可恢复性，且可承受一定的压力，因此其具有适当的硬度以对板料进行冲压。此外，聚氨酯具有较大的摩擦系数，例如0.4左右，而金属板料通常具有0.1左右的摩擦系数，本发明正是利用聚氨酯这样的大的摩擦系数实现了降低材料流动以及对金属板料的缓慢的冲压成型，从而使得变形均匀地进行，这样就不容易产生产品缺陷。

按照本发明的一种优选的实施方式，所述第一凸模的厚度至少为 80mm。为了实现对板料的冲压成型，第一凸模需具有一定的厚度。基于这样的厚度选择，第一凸模能够以足够的强度来对板料进行冲压成型。

按照本发明的一种进一步优选的实施方式，所述第一凹槽的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大10mm，并且圆弧状地逐渐加深。通过该技术特征，实现对冲压成型时间的良好控制。此外，由于第一凸模上的第一凹槽是逐渐加深的，边缘位置会比内部先接触到板料，这就实现了冲压成型缓慢且均匀地进行。

按照本发明的一种进一步优选的实施方式，第一凸模的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大40mm。由此能够实现对板料的封闭式凹部的有效冲压。

按照本发明的一种进一步优选的实施方式，下模上的刚性的第二凸模的第二凹槽在底部具有排气孔，所述排气孔的直径优选为4mm 至6mm。由此，在成型过程中实现了排气，从而降低由于气体造成的产品缺陷。

按照本发明的另一种优选的实施方式，所述上模具有压料板，所述压料板具有用于嵌入所述第一凸模的安装空间，所述安装空间构成为具有止挡凸肩的通孔，其中，第一凸模在嵌入安装空间后挡靠在所述止挡凸肩上。由此对空间的需求得以降低，使得压机整体能够紧凑地构成。

按照本发明的一种优选的实施方式，所述上模具有上底板，压料板通过保持螺栓保持在上底板中，在保持螺栓上设置有优选由聚氨酯制成的垫片，所述垫片设置在压料板的下侧与保持螺栓的头部之间，以用于吸收冲击。基于该用于吸收冲击力的垫片，在冲压过程中的振动得以被减轻，从而延长整个压机的使用寿命。

按照本发明的进一步优选的实施方式，在上底板上设置有优选由金属制成的固定件。

按照本发明的一种优选的实施方式，第一凸模通过螺栓固定在所述固定件上。

进一步地，按照本发明，所述第一凸模通过粘接固定在固定件上，或者所述第一凸模通过形锁合的卡锁直接固定在压料板上。

进一步地，按照本发明，所述第二凹槽是无棱边的倒圆的凹槽。

进一步地，按照本发明，根据要成型的封闭式凹部来确定所述第一凸模的第一凹槽的轮廓和所述第一凸模的整体轮廓。

进一步地，按照本发明，第一凸模的第一凹槽的深度大于第二凸模的第二凹槽的深度。

进一步地，按照本发明，固定件与第一凸模的接触面可以是平面的或者是曲面的。

此外，本发明涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的方法，所述方法如下进行：

在模具打开的状态下将在拉延成型后的板料放置在模具的下模的刚性的第二凸模上，设置在上模上的第一凸模压靠到板料上并且第一凸模的用于引导变形的第一凹槽覆盖设置在下模上的第二凸模的第二凹槽，所述第二凹槽相应于待成型出的封闭式凹部；

上模向下运动，使得压料板将板料压紧在第二凸模上；

以第一凸模压紧板料，在上模继续向下运行的过程中，由于作用在第一凸模上的压力增大，第一凹槽的边缘处的材料向第一凹槽的内部逐渐变形，从而第一凸模随着其变形而将位于第二凸模的第二凹槽上方的板料逐渐地向第二凹槽的内壁挤压；

第一凸模的第一凹槽随着变形而消失并且从第一凸模的压料面逐渐凸出的材料将板料从外到内逐渐压靠在第二凸模的第二凹槽的内壁上，以形成封闭式凹部。

在借助按照本发明的方法的成型过程中，首先，第一凸模的边缘部分接触板料，并把板料压紧在第二凸模上，起到压料的作用，随着上模的上滑块的继续下行，由于第一凸模具有一定的可变形性，随着压力增大，变形首先在第一凸模的与板料接触的部分开始，压紧板料的力会逐渐加大，当压紧力达到使第一凸模变形时，第一凸模就会从其第一凹槽的边缘开始慢慢被向里压缩，并且第一凸模的边缘位置会比内部先接触到板料。当第一凸模逐步变形从而压紧板料，并逐渐到达第二凸模的凹槽边缘部分时，由于第二凸模的第二凹槽上方的板料在第二凸模上已经没有支撑，如果有力作用在板料上，板料就会开始沿着第二凹槽的边缘变形以形成凹部的圆角，并且，随着第一凸模的逐渐变形，板料会在第一凸模的作用下沿着第二凹槽的边缘慢慢贴靠第二凹槽的内壁。最后，第一凸模的第一凹槽随着变形消失并且从第一凸模压料面凸出的材料促使板料完全贴紧在第二凸模的第二凹槽内壁上，于是最终在板料上成型出封闭式凹部的形状。在成型开始时，板料仅仅是沿着第二凸模的第二凹槽的边缘变形，类似于翻边，由第一凸模传递的力在料厚方向上压紧板料，不存在径向的拉力，因此材料不会流入要成型出的封闭式凹部，从而避免了在封闭式凹部周围产生切向压应力和材料流动的问题；在后期的成型过程中，板料也是被慢慢地随着第一凸模的变形贴靠第二凸模的第二凹槽，没有变形的板料总是处于平面双向拉应力的状态，封闭式凹部的成型是在局部小变形中逐步实现的。因此按照本发明的方法也称为多重翻边成型方法。

通过按照本发明的方法，能够实现封闭式凹部、例如车门外板的手扣凹部的改善的成型，其从根本上解决手扣凹部周围的产品缺陷问题，减少模具制作中的研配工作量，并降低返修率，具有结构简单、制造方便、压料稳定、维修便利等优点。

按照本发明的方法，通过设计第一凸模中的第一凹槽来控制在冲压成型板料上的封闭式凹部时的成型时间。

按照本发明，能够以一个工序实现封闭式凹部的成型。进一步地，由于受到产品凹槽形状和第一凸模材料性能的限制，可以以两个工序来实现封闭式凹部的成型，这样可以减少第一凸模的变形量，并提高第一凸模的材料的使用寿命。

附图说明

下面借助附图更详细地说明本发明。其中：

图1示出了按照本发明的模具的剖面图；

图2a)至2c)示出在用于制造封闭式凹部的拉延方法、胀形方法和按照本发明的多重翻边成型方法中封闭式凹部的应力状态的对比；

图3a)到图3e)示出完成最终成型前在模具的不同闭合高度情况下的板料B的变形状态，其中，采用已经完成变形的板料A进行对比；

图4a)和4b)示出板料的以拉延成型方法和按照本发明的多重翻边方法成型的封闭式凹部在不同位置处的减薄率；

图5示出板料以拉延成型方法和按照本发明的多重翻边成型方法成型的封闭式凹部按照位置的减薄率曲线。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明，其中的附图示出了本发明的一个实施例。然而应当理解的是，本发明可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本发明的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的保护范围。还应当理解的是，本文发明的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本发明。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语) 除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/ 或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。

在说明书中，称一个元件位于另一元件“上”或“连接”至另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上或连接至另一元件，或者可以存在中间元件。

以下以门外板的手扣凹部的成型为例详细介绍本发明的用于成型封闭式凹部的模具及方法。在机动车门外板的制造中，首先更改产品造型以成型出汽车门外板的形状，此部分为常规的拉延成型。然后，通过上下模压出手扣凹部的形状，本发明主要体现在该成型步骤中所使用的模具和方法中。

下面结合附图描述本发明。图1示出了按照本发明的一种用于成型封闭式凹部的模具的剖面图。按照本发明的模具具有上模和下模。上模包括上底板2，所述上底板由金属制成。在所述上底板2上设置有安全侧销1，所述安全侧销形锁合地嵌入到上底板中并且用于防止压料板4掉落。所述安全侧销的数目可以是一个或者多个。在上底板上设置有压料板4，该压料板由金属制成。压料板4通过退料螺栓9 与上底板2连接，在退料螺栓9上套装有由聚氨酯制成的垫片8，所述垫片设置在压料板4的下方并且支承压料板，从而所述垫片在压料板进行压料时起到吸收冲击力的作用。在压料板4上侧通过螺栓固定有上部销状件5，该上部销状件5以其下端部固定在压料板上并且以其上端部穿过在上底板中的通孔。上部销状件5在合模时以其上端部与冲压设备的上气垫接触，以用于提供压料力。其中，所述压料板4 在其中部具有缺口，所述缺口形成用于嵌入第一凸模的安装空间。在所述缺口中形成止挡凸肩，所述第一凸模7嵌入所述安装空间中并且挡靠在该止挡凸肩上。第一凸模7由聚氨酯制成，其在上侧贴靠在固定件6上并且通过螺栓紧固在固定件6上。固定件6又通过螺栓固定在上底板2上。所述固定件由金属制成。所述固定件6起到固定第一凸模7的作用，并在合模过程中把设备压力传递到第一凸模7上。

下模包括下底板10，并且该下底板由金属制成。第二凸模11支承在所述下底板10的上侧上。所述第二凸模11是刚性的并且由金属制成。在下底板的上侧在边缘侧一体成型有凸缘19，在该凸缘19与第二凸模11之间设置有定位键14。第二凸模11在通过定位键14定位后固定在下底板10上。在压料板下侧上设置有优选为上锥形平衡块 3的上平衡件，所述上锥形平衡块具有锥形的空隙。优选为下锥形平衡块15的下平衡件包括上部的锥形区段以及下部的圆柱形区段。在下底板的凸缘的上侧设置有圆柱形的空隙20，下锥形平衡块以其下部的圆柱形区段嵌入所述空隙中并且与凸缘19形成形锁合的连接。下锥形平衡块以其上部的锥形区段嵌入到上锥形平衡块的锥形的空隙中，以与上锥形平衡块的锥形的空隙相适配。上锥形平衡块3和下锥形平衡块15在合模时起到导向以及平衡压力的作用。此外，在所述下底板 10的凸缘19的侧面上设置有突出的台阶21，在所述突出的台阶21 上支承有优选为导板16的导向件。上底板2、下底板10和导板16形成整个模具的模架，导板在合模时起到对上模2的导向作用。

第一凸模7在面向板料的一侧上具有第一凹槽17，所述第一凹槽 17用于在压料时引导第一凸模7进行变形。第二凸模11在其面向第一凸模7的一侧上具有第二凹槽18。第一凹槽17的径向尺寸比第二凹槽18的径向尺寸至少大10mm，并且第一凹槽圆弧状地逐渐加深。第一凸模7的径向尺寸至少比第二凹槽的径向尺寸大40mm。第一凸模的远离第一凹槽17的上底面为平面，固定件6贴靠在所述上底面上。在本实施例中，第一凸模的肖氏硬度约为90，并且第一凸模7的厚度至少为80mm。第一凸模以其具有第一凹槽的下侧压靠在板料13上，所述板料13在之前的步骤中以拉延成型而制成。其中，板料13与该第一凸模7的接触区域为在第一步骤中拉延成型后的成型面。第一凸模7由聚氨酯通过注塑成型而制成，其中，在浇注聚氨酯时预埋紧固螺栓，之后通过紧固螺栓将可变形的第一凸模紧固在由金属制成的固定件6上。在第二凸模11的第二凹槽18的底部设置有排气孔12，所述排气孔的直径为4mm至6mm，所述排气孔在成型过程中起到排气的作用。

在成型封闭式凹部时，首先将板料13放置在第二凸模11上，之后上模向下运动，上部销状件5逐渐露出上底板2并与压机的上气垫接触，从而开始传递压料力。通过压料板4将压料力作用在板料13 上，并把板料13压紧在第二凸模11上。上模继续向下运动，冲压设备的压力通过上底板2和固定件6传递到第一凸模7上，第一凸模开始压紧板料13，并在逐渐增大的压力作用下开始变形。当变形后的第一凸模逐渐到达第二凸模的第二凹槽18的边缘部分时，板料13在第二凹槽18的边缘上的材料开始变形，并逐渐从外到内贴靠第二凹槽18的凹槽内壁直到最终完全紧贴在第二凹槽18的凹槽内壁上。之后，上模向上运动，第一凸模7在螺栓的带动下慢慢恢复原状，并随固定件6开始向上运动，同时压料板4在垫片8和退料螺栓9的拉动下离开板料13，整个成型过程结束。

为了更清楚地解释本发明的原理，以图2a)至2e)示出在用于制造封闭式凹部的拉延方法、胀形方法和本发明的多重翻边方法中封闭式凹部的应力状态的对比。在下面的对比过程中，分别从板料的待成形的封闭式凹部的不同部位上取出一个点，在这些点上以单元格进行应力分析。

图2a)为拉延方法，其中，在图2a)中第一凸模由铸件来形成；图2b)为胀形方法，其中，第一凸模由液体来形成；图2c)为多重翻边方法，其中，第一凸模由可变形的材料、例如聚氨酯来形成。在每种成型过程中，为了说明在成型过程中的应力，按从外到内的顺序在待成型的封闭式凹部中选择4个点1、2、3、4；1’、2’、3’、4’；1”、 2”、3”、4”。分别比较这4个点处的应力状态。

点1、1’、1”：处于凹模的圆角处。对于拉延方法，点1上的单元格受到径向拉应力，这部分力是由凸模底部接触板料时产生的；单元格在切向上受到压应力，因为板料在凸模的带动下要进入凹模。板料收缩产生压应力；点1处的单元格靠近凹模圆角，所以在料厚方向上受到压应力。对于胀形方法，点1’上的单元格也受到三个方向上的力，但在切向上受到拉应力，这是由于板料在料厚方向上受到压应力，从而迫使板料去贴近第二凹槽；对于多重翻边方法，点1”上的单元格只受到料厚方向的压应力，因为板料在这个区域的变形已经结束，板料完全贴在凹模上，所以径向和切向都没有受到应力。

点2、2’、2”：对于拉延方法，点2上的单元格不接触模具，所以料厚方向上不受应力，径向受到拉应力，切向仍然受到压应力。对于胀形方法，因为板料接触凸模，所以点2’仍然在三个方向上受应力作用，并且与点1’位置的状态一致。对于多重翻边方法，板料在点2”上已经完成变形，所以切向没有应力，但由于处在待成型的凹槽的圆角附近，板料在径向仍然受到轻微的拉应力，其在料厚方向受压应力。

点3、3’、3”：对于拉延方法，应力状态与点2一致，只是在切向上由压应力变为拉应力；对于胀形方法，在点3’处的状态与前面的点2’相同；对于多重翻边方法，点3”上单元格处于正在变形的时刻，板料在第一凸模的作用下正在逐渐贴靠第二凸模的第二凹槽，所以单元格在切向、径向都受到拉应力，在料厚方向受到压应力。

点4、4’、4”：对于拉延方法，第一凸模底部接触板料，单元格在径向、切向均受到拉应力；对于胀形方法，在点4’处的应力状态与前面的点3’相同；对于多重翻边方法，由于第二凸模上存在第二凹槽，点4”处的单元格不接触模具，所以在料厚方向不受应力，切向、径向均是受到拉应力。

综上，按照本发明的多重翻边方法，在成型过程中，与传统的拉延、胀形方法存在本质上的区别，拉延方法在待成型的凹槽的圆角处存在非常大的径向拉应力。按照胀形方法，在成型过程中，板料一直均匀地受到料厚方向上的压应力，而且压料力非常大，材料不会流入圆角内，但是胀形方法在高速自动化生产中比较难以实现。按照多重翻边方法，在成型时，第一凸模比需要成型的凹槽轮廓大，因此第一凸模完全覆盖第二凸模的第二凹槽。成型开始时，第一凸模起到压料的作用，随着上模的不断向下运行，第一凸模产生变形，从而将板料逐渐压紧在第二凸模的第二凹槽的边缘上以形成封闭式凹部的圆角。圆角处的成型类似于简单的压料翻边，此时或许会有少量材料产生流动，但是流动的距离非常小而且均匀。变形是通过局部小变形不断积累而非突变实现的，而且变形后的区域马上就成为压料区，在待成型凹槽的中间部位的没有变形的板料总是受到平面双向拉应力，整个成型过程类似于具有压料作用的翻边过程。由于凹槽的中间部位总是受到平面双向拉应力，因此材料的变形更为充分。随着成型的不断进行，板料逐渐从外到内不断贴紧凹槽，与此同时，第一凸模的压料区域在不断地变大，封闭式凹部的圆角外的板料在压料力和圆角阻力的作用下也很快停止流动，即变形完成的材料不参与后面的变形，因此变形更为稳定，所以不会产生缺陷。需要特别注意的是，由于受到要成型的封闭式凹部的形状和第一凸模材料性能的限制，封闭式凹部的成型可能需要以两个工序来实现，这样可以减少第一凸模的变形量，并提高第一凸模的材料的使用寿命。

对于拉延成型来说，侧壁部分在变形过程中起到传递并支承第一凸模的力的作用并且所述侧壁部分是拉延成形的板料的力传导区，侧壁位置板料的承载能力决定拉延件的最大变形程度。拉延过程中，板料变薄最严重的地方在侧壁部位，这一部位为易断裂部，拉延板料的大部分破裂都发生在这里。对于胀形方法来说，板料各个位置总是受到状态一致的应力，所以板料要成型的部位的厚度始终会均匀一致。对于多重翻边方法来说，板料在要成型的封闭式凹部处的变形从外到内进行，凹部以外的材料基本上不参与变形，并且凹部的中间部位的板料在变形过程中始终受到的是大小相等的平面双向拉应力，而且凹部的中间部位是最后成型区域，减薄率最大的位置也发生在这里。在成型过程中，参与变形的板料得到了充分的变形，减薄率从内到外逐渐减小，提高了材料的成型性能，所以，在同等条件下，采用多重翻边成型方法时板料更不易发生断裂。

从图3a)到图3e)为完成最终成型前，板料在模具具有不同闭合高度时的变形情况。其中，图3a)示出在模具完全闭合前上模和下模之间的间隙为20mm时板料的变形情况；图3b)示出在模具完全闭合前上模和下模之间的间隙为14mm时板料的变形情况；图3c)示出在模具完全闭合前上模和下模之间的间隙为8mm时板料的变形情况；图3d)示出在模具完全闭合前上模和下模之间的间隙为3mm时板料的变形情况；图3e)示出在模具完全闭合时板料的变形情况。为了更清楚地示出变形过程，将已经成型好的板料A与处于成型过程中的板料B叠放在一起。在图中可见封闭式凹部的成形也是从外到内逐渐加深地实现的。

图4a)示出板料以拉延成型方法成型的封闭式凹部在不同位置处的减薄率。4b)示出板料以按照本发明的多重翻边方法成型的封闭式凹部在不同位置处的减薄率。其中，减薄率通过变形前的厚度与变形后的厚度的差除以变形前的厚度来求得，是变形程度的反映。

图5为板料在要成型的封闭式凹部处在以拉延方法和多重翻边方法成型时减薄率对比。曲线a和曲线b为在以拉延成型方法成型出的封闭式凹部的两侧对称的位置处实施的两次测量的测量结果。可见减薄率最高点在中间位置，即板料在要成型的封闭式凹部处的最大减薄率出现在侧壁上。曲线c和曲线d为在以多重翻边成型方法成型出的封闭式凹部的两侧对称的位置处实施的两次测量的测量结果。可见在多重翻边成型中，板料在要成型的封闭式凹部处的减薄率从内到外逐渐减小，最大的减薄率出现在中心点上。在拉延方法中，减薄率最小的点在点6或7附近，因此，容易发生侧壁的断裂。同时可以看到的是，在拉延成型中，在板料的处于封闭式凹部外的点10、11、12上，仍然存在材料变形，因此可以得出在这些点上仍存在材料流动，从而容易产生产品缺陷。而在多重翻边成型中，在对应的点10、11、12 上基本上存在很小的材料变形，由此可知在这些点处存在很少的材料流动，因此不容易在要成型的板料上产生产品缺陷。此外，多重翻边成型更利于材料的充分变形。

附图标记列表

1.安全侧销

2.上底板

3.上锥形平衡块

4.压料板

5.上部销状件

6.固定件

7.第一凸模

8.垫片

9.退料螺栓

10.下底板

11.第二凸模

12.排气孔

13.板料

14.定位键

15.下锥形平衡块

16.导板

17.第一凹槽

18.第二凹槽

19.凸缘

20.空隙

21.台阶。

Claims (21)

1.用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其中，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模(7)，所述第一凸模(7)在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽(17)，下模具有刚性的第二凸模(11)，所述第二凸模(11)在面向待成型的板料的一侧上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽(18)，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽(17)覆盖第二凹槽(18)，其特征在于，所述上模具有压料板(4)，所述压料板用于当第一凸模(7)将板料(13)压紧在第二凸模(11)上并且变形时将板料(13)压紧在第二凸模(11)上，所述第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度。

2.按照权利要求1所述的模具，其特征在于，所述第一凸模(7)由聚氨酯制成。

3.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第一凸模(7)的厚度至少为80mm。

4.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第一凹槽的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大10mm，并且所述第一凹槽圆弧状地逐渐加深。

5.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第一凸模的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大40mm。

6.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第二凹槽在其底部具有排气孔(12)。

7.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述压料板具有用于嵌入所述第一凸模(7)的安装空间，所述安装空间构成为具有止挡凸肩的通孔，其中，第一凸模(7)在嵌入安装空间后挡靠在所述止挡凸肩上。

8.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述上模具有上底板(2)，压料板(4)通过保持螺栓(9)保持在上底板中，在保持螺栓(9)上设置有垫片(8)，所述垫片设置在压料板(4)的下侧与保持螺栓的头部之间，以用于吸收冲击。

9.按照权利要求8所述的模具，其特征在于，在上底板(2)上设置有固定件(6)。

10.按照权利要求9所述的模具，其特征在于，第一凸模(7)通过螺栓固定在所述固定件(6)上。

11.按照权利要求9所述的模具，其特征在于，所述第一凸模(7)通过粘接固定在固定件(6)上，或者所述第一凸模(7)通过形锁合的卡锁直接固定在压料板(4)上。

12.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第二凹槽是无棱边的倒圆的凹槽。

13.按照权利要求9所述的模具，其特征在于，所述固定件(6)与第一凸模(7)的接触面是平面的或者曲面的。

14.按照权利要求6所述的模具，其特征在于，所述排气孔的直径为4mm至6mm。

15.按照权利要求9所述的模具，其特征在于，所述固定件由金属制成。

16.按照权利要求8所述的模具，其特征在于，所述垫片由聚氨酯制成。

17.按照权利要求2所述的模具，其特征在于，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度80至95。

18.按照权利要求2所述的模具，其特征在于，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度90。

19.用于借助按照权利要求1至18之一所述的模具在金属板料上成型封闭式凹部的方法，其特征在于，所述方法如下进行：

在模具打开的状态下将在拉延成型后的板料放置在模具的下模的刚性的第二凸模(11)上，设置在上模上的第一凸模(7)压靠到板料上并且第一凸模的用于引导变形的第一凹槽(17)覆盖设置在下模上的第二凸模(11)的第二凹槽(18)，所述第二凹槽相应于待成型出的封闭式凹部，其中，所述第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度，所述上模具有压料板(4)；

上模向下运动，使得压料板(4)将板料(13)压紧在第二凸模(11)上并且以第一凸模(7)将板料(13)压紧在第二凸模(11)上，在上模继续向下运行的过程中，由于作用在第一凸模上的压力增大，第一凸模(7)的第一凹槽的边缘处的材料向第一凹槽的内部逐渐变形，从而第一凸模随着其变形而将位于第二凸模的第二凹槽(18)上方的板料逐渐地向第二凹槽的内壁挤压；

第一凸模(7)的第一凹槽(17)随着变形而消失并且从第一凸模(7)的压料面逐渐凸出的材料将板料从外到内逐渐压靠在第二凸模(11)的第二凹槽(18)的内壁上，以形成封闭式凹部。

20.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，通过设计第一凸模(7)中的凹槽来控制在冲压成型板料上的封闭式凹部时的成型时间。

21.按照权利要求19或20所述方法，其特征在于，以一个工序或者两个工序来实现封闭式凹部的成型。

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