CN111069417A - 一种控制板材成形回弹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制板材成形回弹的方法。本发明包括如下步骤：板材成形过程中，上下模具没有离开板材时，对垂直板材厚度方向施加向外拉伸的力，拉伸力大于等于该板材的屈服强度。其中，板材成形工艺包括模压成形和多点成形。本发明克服了板材成形后的回弹，成形精度更高；节省了为控制板材回弹的多次修正补偿的时间；防止板材多次修正后对板材质量的损伤。

Description

一种控制板材成形回弹的方法

技术领域

本发明属于板材成形领域，尤其涉及一种控制板材成形回弹的方法。

背景技术

板材冲压成形由于它的高效，利用率高，成形质量好的特点被广泛采用，具体的说它是利用金属塑性变形的特点，通过一定的工艺方法对金属板材施加压力使其产生永久的塑性变形，从而获得所需要的各种形状的一种塑性加工方法，广泛应用于汽车、航空航天、电器、造船、仪表等工业领域。

特别是在汽车制造领域它显得尤为重要。据统计，汽车上有60％～70％的零件是采用冲压工艺生产出来的，汽车冲压件成形质量的好坏不仅影响到整车装配，汽车外观，更影响到汽车的制造成本以及新车型开发周期，以美国汽车制造业为例，对冲压件的质量控制特别是回弹的控制日益提高，继所谓的两毫米工程之后，美国汽车制造业又在本国政府的支持下，制定并实施了近零冲压等项目，目标旨在将整车几何误差控制在亚毫米范围内。近年来，汽车工业为满足市场和安全法规对汽车在经济性，防撞性和安全性日益增长的需求而需要不断降低成本，提高成形质量。为此，轻的钣金材料的使用如铝合金和薄的高强度钢板有逐渐增长的趋势，越来越多的高强度钢板和超强度钢板用于汽车结构零部件以提高汽车的防撞性，由于这些材料在冲压过程中固有的回弹行为以及比较差的成形性能(容易撕裂和起皱)，人们越来越关注由这些材料生产的板材的尺寸工程，质量工程，子装配和整车装配，因此回弹预测和回弹补偿在汽车模具开发和生产过程中已经成为一个主要焦点，薄板冲压成形过程中包含多种复杂物理现象，主要有：接触碰撞现象；摩擦磨损现象，大位移，大转动和大变形现象，弹塑性变形现象，整个过程是几何非线性，物理非线性和边界非线性的祸合，起皱，破裂和回弹是薄板冲压成形的主要缺陷，其中起皱和破裂已得到有效控制，但回弹控制问题仍然在研究之中,这是因为回弹控制需要考虑的因素比较多，如需对回弹量作准确预测,而不同材料，不同形状的冲压件的回弹规律差别很大，回弹问题的存在会影响冲压件的尺寸精度和表面质量，冲压件的最终形状往往取决于成形后的回弹量，当回弹量超过容差后，就成为缺陷，进而影响整车装配，所以必须对回弹准确预测和控制。

对于航空航天领域，典型现役运载火箭贮箱箱底多采用多块椭球瓜瓣型面拼焊结构，其成形质量及型面精度直接决定后续装配焊接可靠性，进而影响构件整体的承载能力。此类构件传统成形方式为刚性模拉深，回弹量大是这类零件成形中存在的主要成形缺陷之一，成形后型面精度往往不能直接满足设计要求，需依靠大量人工修整保证最终型面精度，无法满足目前航空航天等领域对产品工艺可靠性及质量稳定性的要求。

对船舶领域，在船板多点对压成形中，回弹严重影响船板的成形精度。船板一般属于中厚板，成形尺寸大，如果回弹不能得到有效地控制，修正成形后的船板也费时费力；船板成形误差过大，影响后续船板与船体的焊接装配，即使借助外力使船板与船体焊接连接后，在船板内部也会有很大的残余应力，在船体受海浪等外力作用时，如果受力方向与残余应力方向一致，焊缝受力过大，船板在焊缝处会发生断裂。

在板料成形过程中，当板料内外缘表层纤维进入塑性状态，而板料中心仍处于弹性状态，这时当凸模上升去除外载后板料产生弹性回复。金属塑性成形总是伴有弹性变形，所以板料弯曲时，即使内外层纤维全部进入塑性状态，在去除外力时，弹性变形消失，也会出现回弹。回弹是成形过程的主要缺陷之一，大大影响了板材的成形精度。因此针对板材的成形回弹进行研究具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服板材成形后对的回弹控制的不足，提供一种方法，实现了板材一次成形，解决了板材回弹并节约生产时间。

本发明采用的技术手段如下：

一种控制板材成形回弹的方法，包括如下步骤：板材成形过程中，上下模具没有离开板材时，对垂直板材厚度方向施加向外拉伸的力，拉伸力大于等于该板材的屈服强度。

进一步地，所述板材成形工艺包括模压成形和多点成形。

进一步地，所述多点成形包括方形压头多点成形和球状多点成形。

本发明具有如下优点：

1.克服了板材成形后的回弹，成形精度更高；

2.节省了为控制板材回弹的多次修正补偿的时间；

3.防止板材多次修正后对板材质量的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。

图1是模压成形示意图；

图2方形压头多点成形示意图；

图3球状多点成形示意图。

图中标注：1、模压成形上模具，2、模压成形下模具，3、板材，4、大于等于板材屈服强度的拉伸力，5、方形压头多点成形上基本体，6、方形压头多点成形下基本体，7、球状压头多点成形上基本体，8、球状压头多点成形下基本体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种控制板材成形回弹的方法，包括如下步骤：板材成形过程中，上下模具没有离开板材时，对垂直板材厚度方向施加向外拉伸的力，拉伸力大于等于该板材的屈服强度，使板材均匀的达到塑性变形。

本发明的理论依据是：金属的拉伸实验，金属拉伸超过屈服强度则发生塑性变形，其变形是不可逆的。通过拉伸金属使其达到塑性变形。

作为优选的实施方式，所述板材成形工艺包括如图1所示的模压成形，即整体模具成形和多点成形，即能够形成目标形状包络面的成形方式。

作为优选的实施方式，所述多点成形包括如图2所示的方形压头多点成形和如图3所示的球状多点成形。

在上下模具到达指定位置或到达成形目标的形状(整体模具完成冲压)，上下模具保持与板材的接触，多点成形的上下模具会有大于板厚的距离(整体模具在上下模绝对光滑的情况下或模具与板材能有一定间距，防止其因摩擦对板材的损伤)，然后对板材垂直于板厚的方向进行拉伸，拉伸力应大于等于该金属的屈服极限(此过程中拉伸力是恒定的且作用于板材两边的拉力相等)，拉伸时间为板材不在发生轴向伸长为止。最后停止拉伸，上下模具离开板材，成形完成。

实施例1

如图1所示，板材成形过程中，模压成形上模具1、模压成形下模具2没有离开板材3时，对垂直板材3厚度方向施加向外拉伸的力4，拉伸力大于等于该板材的屈服强度，使板材均匀的达到塑性变形。

实施例2

如图2所示，板材成形过程中，方形压头多点成形上基本体5、方形压头多点成形下基本体6没有离开板材3时，对垂直板材3厚度方向施加向外拉伸的力4，拉伸力大于等于该板材的屈服强度，使板材均匀的达到塑性变形。

实施例3

如图3所示，板材成形过程中，球状压头多点成形上基本体7、球状压头多点成形下基本体8没有离开板材3时，对垂直板材3厚度方向施加向外拉伸的力4，拉伸力大于等于该板材的屈服强度，使板材均匀的达到塑性变形。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种控制板材成形回弹的方法，其特征在于，包括如下步骤：板材成形过程中，上下模具没有离开板材时，对垂直板材厚度方向施加向外拉伸的力，拉伸力大于等于该板材的屈服强度。

2.根据权利要求1所述的控制板材成形回弹的方法，其特征在于，所述板材成形工艺包括模压成形和多点成形。

3.根据权利要求2所述的控制板材成形回弹的方法，其特征在于，所述多点成形包括方形压头多点成形和球状多点成形。

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