CN111633121A - 一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法 - Google Patents

一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法 Download PDF

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CN111633121A CN202010503799.1A CN202010503799A CN111633121A CN 111633121 A CN111633121 A CN 111633121A CN 202010503799 A CN202010503799 A CN 202010503799A CN 111633121 A CN111633121 A CN 111633121A
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Abstract

本发明涉及一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法,模具结构包括上模结构和下模结构,上模结构包括上模板、翻边镶块Ⅱ、压料器Ⅱ、压料器Ⅰ、翻边镶块Ⅰ、垫片组Ⅰ和垫片组Ⅱ;压料器Ⅰ和压料器Ⅱ安装在上模板下方;翻边镶块Ⅰ和翻边镶块Ⅱ设置在压料器Ⅰ和压料器Ⅱ的左右侧,垫片组Ⅰ和垫片组Ⅱ分别设置在翻边镶块Ⅰ和翻边镶块Ⅱ的靠背面;下模结构包括下模镶块Ⅰ、下模板和下模镶块Ⅱ;下模镶块Ⅰ和下模镶块Ⅱ在下模板上分别位于压料器Ⅰ和压料器Ⅱ下方;垫片组Ⅰ和垫片组Ⅱ用于调整翻边镶块Ⅰ和翻边镶块Ⅱ相对下模镶块Ⅰ和下模镶块Ⅱ的间隙。本发明能够准确、高效、低成本的获得多种材料多种料厚多种翻边类型的翻边极限高度。

Description

一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法
技术领域
本发明涉及一种板料冲压成形的模具结构,具体涉及一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法。
背景技术
汽车零配件由于使用环境的限制,对其制造精度和装配精度均有较高的要求。因此汽车冲压件的冲压模具也需要有较高的精度,以保证制造的零件符合要求。汽车冲压件的成型方式有很多种,如拉延、翻边、翻孔、弯曲等。
其中,翻边成型是坯料在冲压力作用下,变形部分的应力达到屈服极限σs,但未达到强度极限σb,使坯料产生塑性变形,成为具有一定形状、尺寸与精度零件的加工工序。现有翻边种类繁多,常见的车身零件翻边类型,包括平面直线翻边、凹曲面直线翻边、平面内凹、外凸翻边等,而不同的翻边类型均涉及到定量的翻边高度,如何快速确认所用材料性能能否满足零件的翻边高度需求是目前亟待解决的问题。
目前针对翻边成型的上述问题也进行了如下研究:
一、对翻边成型起皱与破裂的预判,在选定的板料牌号、厚度及翻边轮廓的条件下,研究如何选择翻边工具尺寸,以保证获得合格的产品;
二、如何根据翻边形状确定修边线的尺寸及形状,即在选定的翻边条件及高度的条件下,坯料的形状与修边线尺寸可以使翻边高度达到需要的高度。
三、对翻边成型中不同翻边形式的翻边参数对翻边极限的影响以及圆孔翻边、实际生产过程中的翻边成型问题进行研究。
上述研究中,主要研究方向为各种不同翻边形式下翻边参数与翻边极限数值之间的对比验证,侧重点为不同翻边形式对翻边极限的影响,但研究试验时发现对于不同板料厚度翻边间隙缺少准确的试验方法,材料的翻边极限高度缺少有效的、精确的数据统计,对实际冲压生产过程中翻边成型类零件的成型极限指导意义较小。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构及试验方法,该模具结构可以实现多种材质多种厚度板料的翻边试验,并建立完善、准确的翻边极限数据库,为实际冲压生产提供精确有效的极限高度,为翻边零件成型提供很好的指导。
本发明的具体技术方案如下:
一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,所述模具结构包括上模结构和下模结构,所述上模结构和所述下模结构上下相对安装在液压机上,所述液压机带动所述上模结构上下移动,其特征在于,所述上模结构包括上模板、翻边镶块Ⅱ、压料器Ⅱ、压料器Ⅰ、翻边镶块Ⅰ、垫片组Ⅰ和垫片组Ⅱ;所述压料器Ⅰ和所述压料器Ⅱ并排安装在所述上模板下方;所述翻边镶块Ⅰ和所述翻边镶块Ⅱ设置在压料器Ⅰ和所述压料器Ⅱ的左右侧,所述垫片组Ⅰ和所述垫片组Ⅱ分别设置在所述翻边镶块Ⅰ和所述翻边镶块Ⅱ的靠背面;
所述下模结构包括下模镶块Ⅰ、下模板和下模镶块Ⅱ;所述下模镶块Ⅰ和所述下模镶块Ⅱ并排安装在所述下模板上,分别位于所述压料器Ⅰ和所述压料器Ⅱ下方;所述垫片组Ⅰ和所述垫片组Ⅱ用于调整所述翻边镶块Ⅰ和所述翻边镶块Ⅱ相对所述下模镶块Ⅰ和所述下模镶块Ⅱ的间隙;
所述下模镶块Ⅰ和所述翻边镶块Ⅰ的相对结构分别与板料Ⅰ待成型结构相匹配;所述下模镶块Ⅱ和所述翻边镶块Ⅱ的相对结构分别与板料Ⅱ待成型结构相匹配。
优选地,所述上模板下方设有导套,所述下模板上设有导柱;所述导套与所述导柱上下相对设置,在所述上模结构下压时所述导柱伸入所述导套内,对所述上模结构运动进行导向。
优选地,所述下模板上还设有限位器,用于对所述上模结构的下行限位。
优选地,所述上模板还包括弹性元件,所述弹性元件安装在所述压料器Ⅱ和所述压料器Ⅰ与所述上模板之间。
优选地,所述下模板还包括定位板和定位销,在所述下模镶块Ⅰ和所述下模镶块Ⅱ上分别固定所述定位板,所述板料Ⅰ和所述板料Ⅱ分别通过所述定位销定位固定在所述定位板上。
本发明还公开了一种根据权利要求1所述的模具结构进行翻边极限值测量的试验方法,其特征在于,板料Ⅰ和板料Ⅱ分别设置在下模结构的下模镶块Ⅰ和下模镶块Ⅱ上,液压机带动上模结构下行,上模结构的压料器Ⅰ和压料器Ⅱ分别压紧板料Ⅰ和板料Ⅱ后,上模结构的翻边镶块Ⅰ和翻边镶块Ⅱ分别对板料Ⅰ和板料Ⅱ下压造型和翻边。
优选地,所述试验方法包括如下步骤:
(1)、选取零件的翻边类型及参数,通过成型分析软件设定合适的板料试样尺寸、定位方式、翻边成型力、压料力,进行翻边成型性能模拟;
(2)、按步骤(1)中参数切割板料,将模具结构安装在液压机上,上模板上行打开模具结构,将板料Ⅰ、板料Ⅱ分别定位固定在下模镶块Ⅰ、下模镶块Ⅱ上的定位板上;
(3)、上模板通过液压机带动下行,压料器Ⅰ、压料器Ⅱ以步骤(1)中设定的压料力分别压住板料Ⅰ、板料Ⅱ;
(4)、翻边镶块Ⅰ、翻边镶块Ⅱ接触板料,以步骤(1)中设定的翻边成型力进行翻边;上模板继续下行,直至上模板达到限位点,完成一次翻边工作;
(5)、液压机带动上模板上行,模具结构打开,直至压料器Ⅰ、压料器Ⅱ完全释放,上模板继续上行留出取件空间后停止;
(6)、取出翻边零件,查看零件翻边质量、检测零件翻边高度,并记录相应数值;
(7)、重复步骤(2)至(6),并在步骤(2)中利用垫片组Ⅰ、垫片组Ⅱ,调整翻边镶块Ⅰ、翻边镶块Ⅱ与下模镶块Ⅰ、下模镶块Ⅱ之间的间隙,改变板料Ⅰ、板料Ⅱ的翻边高度;直至获得翻边开裂时的极限翻边高度。
优选地,在步骤(3)中,上模板下行时,下模板上的导柱通过与上模板上的导套配合,对上模板下行进行导向;当导柱刃入导套预定距离时弹性元件开始压缩,压料器Ⅰ、压料器Ⅱ开始下压板料Ⅰ、板料Ⅱ,液压机滑块继续下行,弹性元件进一步压缩,直至以步骤(1)中设定的压料力压住板料Ⅰ、板料Ⅱ。
本发明的有益效果:
本发明能够实现不同形式的翻边成型,进行多种材质多种板料厚度的翻边试验,对实际生产工程具有很好的指导意义。本发明在相同翻边条件下通过垫片组调整翻边镶块与下模镶块的间隙,快速、精准的实现不同翻边尺寸、不同板料厚度的翻边间隙调整,以对不同材质、不同料厚板料开裂时对应的翻边极限高度进行测量,本试验方法成本低且操作简单。同时本发明通过翻边镶块和下模镶块的配合完美集成了板料的成型和翻边两个工序,在板料预成型的过程中完成翻边,不仅提高了零件制备的精度,还节省了试验成本,也加快了试验效率。
本发明还通过定位板、定位销实现板料的精准定位,通过导柱、导套及限位器实现上下模板的导向及限位。
本发明通过翻边极限试验,建立材料翻边极限高度数据库,方便获知所选材料在某翻边参数下能够达到的极限高度数值。
本发明适用于汽车、轨道、航空、船舶、家电、仪表等金属板料冲压成形技术及新材料开发领域的翻边极限研究。
附图说明
图1为本发明可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构的结构示意图;
图2为本发明中下模板结构图;
图3为本发明中上模板结构图;
图4为本发明中上模板和下模板的相关部件对应位置关系图;
图5为本发明中板料预成型模具结构初始状态示意图;
图6为本发明中模具结构完成压料状态图;
图7为本发明中板料预成型完成模具结构打开状态示意图。
其中:1–滑块、2–上模板、3–导套、4–导柱、5–限位器、6–定位板、7–定位销、8–板料Ⅰ、9–下模镶块Ⅰ、10-下模板、11–工作台面、12–下模镶块Ⅱ、13–板料Ⅱ、14–翻边镶块Ⅱ、15–弹性元件、16–压料器Ⅱ、17–压料器Ⅰ、18–上模翻边镶块Ⅰ、19–垫片组Ⅰ、20–垫片组Ⅱ。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案,以下将结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同,则相应的位置关系也有可能随之发生变化,故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明中,术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,也可以是一体地连接,也可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通信,也可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元器件内部的联通,也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例记载了一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,该模具结构安装在液压机上,为一种小型的多工位钢板模,可同时实现多种翻边类型的翻边极限测试及测量,本实施例选取汽车车身零件中两种常见的翻边类型(即平面内凹翻边和凹曲面直线翻边)为例进行说明。
如图1所示,模具结构包括上模板2、定位板6、定位销7、下模镶块Ⅰ9、下模板10、下模镶块Ⅱ12、翻边镶块Ⅱ14、压料器Ⅱ16、压料器Ⅰ17和翻边镶块Ⅰ18,且上模板2和下模板10通过液压机的滑块1和工作台面11上下相对安装在液压机上,并分别通过螺栓紧固。
液压机通过滑块1可带动上模板2上下移动,以打开或闭合模具结构。压料器Ⅰ17和压料器Ⅱ16并排安装在上模板2下方,用于下压板料。在压料器Ⅰ17和压料器Ⅱ16与上模板2之间还分别设有弹性元件15,以缓冲压料器Ⅰ17和压料器Ⅱ16在上下移动过程中的行程。翻边镶块Ⅰ18和翻边镶块Ⅱ14安装在压料器Ⅰ17和压料器Ⅱ16的左右侧,并分别下压完成相对应板料的翻边作业。
下模镶块Ⅰ9和下模镶块Ⅱ12并排安装在下模板10上,分别位于压料器Ⅰ17和压料器Ⅱ16下方,两块定位板6分别设置在下模镶块Ⅰ9和下模镶块Ⅱ12上,并利用定位销7将两块板料分别定位在定位板6上,如图2所示,能够同时实现两个工位的板料翻边作业。另外定位板6上可设置多个定位孔,以便定位销7定位不同尺寸的板料。下模镶块Ⅰ9和下模镶块Ⅱ12及翻边镶块Ⅰ18和翻边镶块Ⅱ14可根据试验需求制成相匹配的形状结构,如本实施例中,下模镶块Ⅰ9用于凹凸曲面翻边,其与翻边镶块Ⅰ18相对应位置的形状为与零部件所需的凹凸曲面相对的曲面结构,该曲面结构位于翻边镶块Ⅰ18下方,此结构可使板料在下压过程中配合翻边镶块Ⅰ18一次完成板料的翻边和凹曲面造型,使零件结构更加精准,节省了单独的凹曲面制备过程,也节省了试验成本,且加快了生产效率;下模镶块Ⅱ12用于凹曲面直线翻边,为长方形结构。
为确保上模板1下压板料时位置精准,如图1和图3所示,在下模板10的左右两侧分别对称设有两个导柱4,并在上模板1上导柱4相对应的位置处分别设有导套3,上模板1下压时导柱4伸入导套3中,以对上模板1的移动进行导向,以免影响翻边位置。同时为避免下模板10过度下压,四根导柱4通过限位器5安装在下模板10上,当达到限位器5的预定限位时,上模板1停止继续下压。
另外,为实现不同翻边高度的翻边作业,在翻边镶块Ⅰ18和翻边镶块Ⅱ14的靠背面(即与板料相对面之外的其他面),分别加装垫片组Ⅰ19和垫片组Ⅱ20,如图4所示,通过垫片组Ⅰ19和垫片组Ⅱ20可改变翻边镶块Ⅰ18和翻边镶块Ⅱ14与下模镶块Ⅰ9和下模镶块Ⅱ12的间隙,从而调整板料的翻边位置,扩大该模具结构的使用范围。
利用该模具结构进行翻边试验研究,主要分为两大部分,一、翻边试样板料的制备;二、通过翻边模具冲压完成板料翻边极限试验及数据测量。通过该试验研究分析,可获取试验数据,建立不同厚度、不同材料、不同翻边类型的翻边极限数据库,以满足板料的生产需求。
本试验采用0.8mm至2.0mm范围内厚度板料,利用上述模具结构,通过垫片组准确调整上模翻边镶块、下模镶块的间隙,完成不同板料厚度的预成型和翻边试验。试验步骤如下:
1、在实验前,先选取零件的翻边类型及参数,通过成型分析软件设定合适的板料试样尺寸、定位方式、翻边成型力、压料力等进行翻边成型性能模拟;
2、按步骤1中参数切割板料,将模具结构安装在液压机上,上模板2上行打开模具结构,将板料Ⅰ8、板料Ⅱ13以预定的定位方式分别放置于下模镶块Ⅰ9、下模镶块Ⅱ12上,并通过定位板6和定位销7固定,如图5所示;
3、上模板2通过液压机滑块1带动下行,导柱4先进入导套3内,当导柱4刃入导套3预定距离(本实施例为50mm左右)时弹性元件15开始受压缩,压料器Ⅰ17、压料器Ⅱ16开始下压板料,液压机滑块1继续下行,弹性元件15进一步压缩,直至以步骤1中设定的压料力压住板料,保证板料完全压住不会因为翻边滑动;
4、翻边镶块Ⅰ18、翻边镶块Ⅱ14开始接触板料,以步骤1中设定的翻边成型力进行翻边,翻边工作开始;上模板2继续下行,直至导套3与限位器5接触,如图6所示,模具结构达到限位点,完成一次翻边工作。
5、液压机通过滑块1带动上模板2上行,模具结构打开,直至压料器Ⅰ17、压料器Ⅱ16完全释放,滑块1继续上行留出取件空间后停止,如图7所示;
6、取出翻边零件查看零件翻边质量、检测零件翻边高度记录相应数值;完成一次完整的冲压作业即可制备直线翻边和凹曲面翻边;
7、重复步骤2至6,并在步骤2中利用垫片组Ⅰ19、垫片组Ⅱ20,调整翻边镶块Ⅰ18、翻边镶块Ⅱ14与下模镶块Ⅰ9、下模镶块Ⅱ12之间的间隙,以改变板料上的翻边高度;直至获得翻边开裂时的极限翻边高度。
本实施例中的试验方法,可通过改变试验初始尺寸快速实现不同材料、不同尺寸的不同翻边高度的翻边极限值的测量,所得翻边极限高度可建立、完善准确的翻边极限数据库,对实际生产工程应用具有很好的指导意义。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述,本领域技术人员应该理解,上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释,并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均落在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,所述模具结构包括上模结构和下模结构,所述上模结构和所述下模结构上下相对安装在液压机上,所述液压机带动所述上模结构上下移动,其特征在于,所述上模结构包括上模板(2)、翻边镶块Ⅱ(14)、压料器Ⅱ(16)、压料器Ⅰ(17)、翻边镶块Ⅰ(18)、垫片组Ⅰ(19)和垫片组Ⅱ(20);所述压料器Ⅰ(17)和所述压料器Ⅱ(16)并排安装在所述上模板(2)下方;所述翻边镶块Ⅰ(18)和所述翻边镶块Ⅱ(14)设置在压料器Ⅰ(17)和所述压料器Ⅱ(16)的左右侧,所述垫片组Ⅰ(19)和所述垫片组Ⅱ(20)分别设置在所述翻边镶块Ⅰ(18)和所述翻边镶块Ⅱ(14)的靠背面;
所述下模结构包括下模镶块Ⅰ(9)、下模板(10)和下模镶块Ⅱ(12);所述下模镶块Ⅰ(9)和所述下模镶块Ⅱ(12)并排安装在所述下模板(10)上,分别位于所述压料器Ⅰ(17)和所述压料器Ⅱ(16)下方;所述垫片组Ⅰ(19)和所述垫片组Ⅱ(20)用于调整所述翻边镶块Ⅰ(18)和所述翻边镶块Ⅱ(14)相对所述下模镶块Ⅰ(9)和所述下模镶块Ⅱ(12)的间隙;
所述下模镶块Ⅰ(9)和所述翻边镶块Ⅰ(18)的相对结构分别与板料Ⅰ(8)待成型结构相匹配;所述下模镶块Ⅱ(12)和所述翻边镶块Ⅱ(14)的相对结构分别与板料Ⅱ(13)待成型结构相匹配。
2.根据权利要求1所述的可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,其特征在于,所述上模板2下方设有导套(3),所述下模板(10)上设有导柱(4);所述导套(3)与所述导柱(4)上下相对设置,在所述上模结构下压时所述导柱(4)伸入所述导套(3)内,对所述上模结构运动进行导向。
3.根据权利要求2所述的可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,其特征在于,所述下模板(10)上还设有限位器(5),用于对所述上模结构的下行限位。
4.根据权利要求1所述的可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,其特征在于,所述上模板(2)还包括弹性元件(15),所述弹性元件(15)安装在所述压料器Ⅱ(16)和所述压料器Ⅰ(17)与所述上模板(2)之间。
5.根据权利要求1所述的可进行金属板料翻边极限值测量的模具结构,其特征在于,所述下模板(10)还包括定位板(6)和定位销(7),在所述下模镶块Ⅰ(9)和所述下模镶块Ⅱ(12)上分别固定所述定位板(6),所述板料Ⅰ(8)和所述板料Ⅱ(13)分别通过所述定位销(7)定位固定在所述定位板(6)上。
6.一种根据权利要求1所述的模具结构进行翻边极限值测量的试验方法,其特征在于,板料Ⅰ(8)和板料Ⅱ(13)分别设置在下模结构的下模镶块Ⅰ(9)和下模镶块Ⅱ(12)上,液压机带动上模结构下行,上模结构的压料器Ⅰ(17)和压料器Ⅱ(16)分别压紧板料Ⅰ(8)和板料Ⅱ(13)后,上模结构的翻边镶块Ⅰ(18)和翻边镶块Ⅱ(14)分别对板料Ⅰ(8)和板料Ⅱ(13)下压造型和翻边。
7.根据权利要求6所述的模具结构进行翻边极限值测量的试验方法,其特征在于,所述试验方法包括如下步骤:
(1)、选取零件的翻边类型及参数,通过成型分析软件设定合适的板料试样尺寸、定位方式、翻边成型力、压料力,进行翻边成型性能模拟;
(2)、按步骤(1)中参数切割板料,将模具结构安装在液压机上,上模板(2)上行打开模具结构,将板料Ⅰ(8)、板料Ⅱ(13)分别定位固定在下模镶块Ⅰ(9)、下模镶块Ⅱ(12)上的定位板(6)上;
(3)、上模板(2)通过液压机带动下行,压料器Ⅰ(17)、压料器Ⅱ(16)以步骤(1)中设定的压料力分别压住板料Ⅰ(8)、板料Ⅱ(13);
(4)、翻边镶块Ⅰ(18)、翻边镶块Ⅱ(14)接触板料,以步骤(1)中设定的翻边成型力进行翻边;上模板(2)继续下行,直至上模板(2)达到限位点,完成一次翻边工作;
(5)、液压机带动上模板(2)上行,模具结构打开,直至压料器Ⅰ(17)、压料器Ⅱ(16)完全释放,上模板(2)继续上行留出取件空间后停止;
(6)、取出翻边零件,查看零件翻边质量、检测零件翻边高度,并记录相应数值;
(7)、重复步骤(2)至(6),并在步骤(2)中利用垫片组Ⅰ(19)、垫片组Ⅱ(20),调整翻边镶块Ⅰ(18)、翻边镶块Ⅱ(14)与下模镶块Ⅰ(9)、下模镶块Ⅱ(12)之间的间隙,改变板料Ⅰ(8)、板料Ⅱ(13)的翻边高度;直至获得翻边开裂时的极限翻边高度。
8.根据权利要求7所述的模具结构进行翻边极限值测量的试验方法,其特征在于,在步骤(3)中,上模板(2)下行时,下模板(10)上的导柱(4)通过与上模板(2)上的导套(3)配合,对上模板(2)下行进行导向;当导柱(4)刃入导套(3)预定距离时弹性元件(15)开始压缩,压料器Ⅰ(17)、压料器Ⅱ(16)开始下压板料Ⅰ(8)、板料Ⅱ(13),液压机滑块(1)继续下行,弹性元件(15)进一步压缩,直至以步骤(1)中设定的压料力压住板料Ⅰ(8)、板料Ⅱ(13)。
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