CN112371805A - 一种翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及零件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及具有翻边的零件。该翻边面设计方法，首先设计一条翻边矢量方向线，基于设定的翻边线以及翻边矢量方向线获得工艺面，该工艺面是一个工艺过程面，用于指导翻边面加工；再设计翻边面，翻边面需设置在翻边矢量方向线的靠零件外侧，且翻边面与翻边矢量方向线构成一定的角度，该角度根据零件回弹情况确定，按此方法设计出来的理论翻边面无限接近于回弹后的零件。以工艺面设计模具结构，以翻边矢量方向作为翻边方向，能保证了模具翻边间隙的一致性，有效的避免因翻边间隙不均匀导致的零件外观圆角不均匀、侧壁波浪的问题，同时能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

Description

一种翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及零件

技术领域

本申请属于冲压技术领域，具体涉及一种翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及零件。

背景技术

汽车上缝隙处的冲压件外观圆角(冲压件外观面与内部翻边面相连的外露圆角)，制造出来后难以达到理论数据状态，经常出现圆角大小不一致、翻边面波浪等外观质量缺陷，造成整车间隙不均匀、外观圆角不光顺等外观缺陷。

参见图1至图3，汽车外覆盖件上最为常见的外观圆角为机罩外板旁翼子板的外观圆角21，基于车身美观、排水性能等因素，机罩外板10与翼子板20的缝隙30一般设计为空间曲线，翼子板翻边21对应被设计为曲面。

现有技术中，模具制造出来的翼子板经常出现外露圆角不光顺、翻边面有波浪状的外观缺陷，从而造成缝隙30处的外缝隙不均匀、外观圆角不光顺的缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及具有翻边的零件，设计翻边面沿拔模方向即翻边矢量方向形成预设拔模角，消除侧壁波浪缺陷。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种翻边面设计方法，包括如下步骤：

设计工艺面：

设计一条翻边矢量方向线，基于设定的翻边线以及所述翻边矢量方向线获得所述工艺面，所述工艺面由所述翻边线沿所述翻边矢量方向线拉伸形成，所述工艺面用于指导翻边面加工；

设计翻边面：

定义翻边面位置线，所述翻边面位置线为翻边面与在翻边线任意位置上的法向截面的交线；设计所述翻边面位置线位于所述翻边矢量方向线的靠零件外侧，且所述翻边面位置线与所述翻边矢量方向线构成一定角度，所述角度为根据翻边母材的回弹情况确定的回弹角度；基于设定的翻边线以及所述翻边面位置线获得所述翻边面。

进一步地，所述翻边面为双曲率曲面，所述工艺面为单曲率曲面。

进一步地，将所述翻边面的外观圆角的半径设计为1.5t～3t，其中t为所述翻边母材的板厚。

进一步地，所述翻边母材为板厚不大于2mm的薄板。

进一步地，所述回弹角度为3°～5°。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种翻边加工模具，所述翻边加工模具用于加工得到上述翻边面设计方法所设计的所述翻边面；

所述翻边加工模具包括凸模和翻边镶块，所述凸模和所述翻边镶块具有相互配合的型面，所述型面包括圆角和所述工艺面；所述凸模和所述翻边镶块中的至少一个可沿所述翻边矢量方向线移动，以使所述零件母板的边部被下压至两个所述型面之间。

可选的，所述凸模为固定件，用于放置待翻边的零件母板；所述翻边镶块为移动件，可沿所述翻边矢量方向线移动。

可选的，所述翻边加工模具还包括压料板，所述压料板设置于所述凸模上方，所述零件母板通过所述压料板和所述凸模上下压紧固定。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种翻边加工方法，使用上述的翻边加工模具对所述零件母板进行翻边加工；所述翻边加工方法包括如下步骤：

将待翻边的零件母板放置于所述凸模上，所述零件母板的边部伸出于所述凸模外；

控制所述翻边镶块沿所述翻边矢量方向线向下移动，将所述边部下压至两个所述型面之间，所述边部绕所述凸模的型面弯曲，形成具有所述工艺面的工艺片体；

控制所述翻边镶块沿所述翻边矢量方向线向上拔模，所述工艺片体发生回弹，得到具有所述翻边面的翻边。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种具有翻边的零件，所述翻边通过上述的翻边加工方法加工得到。

由上述技术方案可知，本发明提供的翻边面设计方法，首先设计一条翻边矢量方向线，基于设定的翻边线以及翻边矢量方向线获得工艺面，该工艺面是一个工艺过程面，用于指导翻边面加工；再设计翻边面，翻边面需设置在翻边矢量方向线的靠零件外侧，且翻边面与翻边矢量方向线构成一定的角度，该角度根据零件回弹情况确定，按此方法设计出来的理论翻边面无限接近于回弹后的零件。

通过研究空间曲线缝隙所对应翻边结构的变形过程发现，空间曲线缝隙所对应翻边结构的翻边过程涉及单曲率曲面-双曲率曲面的变形过程。现有技术中，空间曲线缝隙所对应翻边面的常规设计是将理论翻边面设计为单曲率曲面，即翻边面的结构特征为在翻边结构的任意的断面上，翻边面与翻边矢量方向是平行关系(即翻边面是使用翻边线沿某定义矢量进行拉伸，创建出来的单曲率曲面结构)，翻边面为单曲率曲面结构时，按翻边矢量方向投影得到的是一条曲线。

现有技术在进行模具设计时，考虑到零件存在往外侧回弹的固有特性，需要修正零件数据后设计模具结构。零件修正的方法是将翻边面在其任意位置法向截面上的线1向零件自身侧旋转一个固定的角度3a，得到工艺面，如图4所示。图4所示的断面为该翻边面某一位置的法向截面，其中1a代表零件的翻边面理论位置、2a代表零件的翻边面修正后的位置。

由于零件的翻边面修正是将翻边面在其任意位置法向截面上的线向零件自身侧旋转一个固定的角度，修正之后的翻边面由单曲率曲面(理论翻边面)结构变成了双曲率曲面(工艺面)，双曲率曲面在任意方向上都无法投影成一条曲线。当保证其中一段工艺片的投影成线条时(如图5中线条a所示)，必然有另一段工艺片的投影无法形成投影线而是形成面投影(如图5中面b所示)，从而造成翻边间隙无法恒定的问题。

与现有技术相比，本发明提供的翻边面设计方法，首先设计工艺面，然后由工艺面进行修正得到理论翻边面。本发明中工艺面具体由翻边线沿翻边矢量方向线拉伸形成，即工艺面为平面或单曲率曲面，沿翻边矢量方向投影得到一条直线或曲线。修正得到理论翻边面为双曲率曲面，也即，设计的冲压件的翻边面沿拔模方向形成预设拔模角，拔模方向为翻边矢量方向，能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

本发明提供的翻边加工模具沿用上述翻边面设计方法的设计，翻边加工模具包括凸模(相当于型模)和翻边镶块(相当于压模)，凸模和翻边镶块具有相互配合的型面，型面包括圆角和上述由翻边线沿翻边矢量方向线拉伸形成的工艺面；凸模和翻边镶块中的至少一个可沿翻边矢量方向线移动，以使零件母板的边部被下压至两个型面之间。由于翻边面通常是由一个压模完成，本发明在模具结构设计时，将翻边矢量方向线设计为翻边镶块的运动方向，此时，型面的任意平行截面下的翻边线是平行的，翻边镶块按此方向下运动，保证了翻边镶块与凸模之间的翻边间隙是恒定的，能有效的降低模具的调试难度，提升零件在外观圆角处的质量。

而现有技术由于工艺面为双曲率曲面，压模在任意方向上运动过程中，都无法与与之匹配的型模保持一个恒定的间隙，模具的压模只能选择某一个方向作为翻边方向，因此，在图5断面A和图5断面B处是无法同时保持恒定的翻边间隙。这种结构的产品外观圆角在模具翻边过程中不易保持光顺，翻边面易起皱。而翻边间隙对翻边面质量和外观圆角质量影响特别大，不恒定的翻边间隙将导致零件外观圆角不光顺和翻边面起皱。

相比于现有技术，本发明提供的翻边加工模具由于能保证恒定的翻边间隙，可以消除侧壁波浪缺陷，大幅提高了汽车上缝隙处冲压外观圆角的质量，得到更美观的零件外观圆角，同时零件尺寸精度更高。

本发明提供的翻边加工方法，使用上述翻边加工模具对零件母板进行翻边加工，控制翻边镶块沿翻边矢量方向线向下移动，将边部下压至两个型面之间，边部绕凸模的型面弯曲，形成具有工艺面的工艺片体。翻边完成后，翻边镶块沿翻边矢量方向线向上拔模，工艺片体发生回弹，回弹至理论位置，得到具有翻边面的翻边，此时，零件回弹得到了很好的控制，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

而现有技术在具体翻边加工时，翻边结构经过修正后，重新选定一个翻边方向，使得断面B对应线段的翻边间隙尽量的保持一致，即选定投影得到图5中线条a的投影方向为翻边方向。由于压模是一个整体，断面A处的翻边方向与断面B处相同，因此A截面所在区域的线段的翻边面与翻边方向成一定的夹角，在断面B的翻边间隙是恒定的，如图6所示。但在断面A处，翻边镶块与凸模之间的间隙在翻边过程中是由大变小的，如图7所示，因此在图5中面b所对应零件部分在模具翻边过程中不易保持光顺，翻边面易起皱。

与现有技术相比，本发明提供的翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及具有翻边的零件，首先设计工艺面，然后由工艺面进行修正得到理论翻边面，工艺面设置为由翻边线沿翻边矢量方向线拉伸形成的平面或单曲率曲面，以工艺面设计模具结构，以翻边矢量方向作为翻边方向，能保证了模具翻边间隙的一致性，有效的避免因翻边间隙不均匀导致的零件外观圆角不均匀、侧壁波浪的问题，同时能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

附图说明

图1为汽车机罩外板与翼子板的装配外观图；

图2为图1的C-C剖面图；

图3为汽车翼子板的结构示意图。

附图标记说明：10-机罩外板；20-翼子板，21-翻边，22-圆角；30-缝隙。

图4为现有技术翻边面设计原理图；

图5为现有技术修正之后的翻边面的投影图；

图6为图5中B处在翻边加工时的断面图；

图7为图5中A处在翻边加工时的断面图。

附图标记说明：41-压模，42-型模，43-压料板，44-翻边间隙；1a-翻边面理论位置，2a-翻边面修正后的位置，3a-角度。

图8为本发明实施例1的翻边面设计原理图；

图9为本发明实施例1中工艺面沿翻边矢量方向的投影图；

图10为本发明实施例2、3的翻边加工示意图。

附图标记说明：20-零件母板，21-翻边；40-翻边加工模具，41-压模，42-型模，43-压料板，44-翻边间隙，45-工艺面；50-翻边线；1-翻边矢量方向线，2-翻边面位置线，3-回弹角度；。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

实施例1：

本发明实施例提供一种翻边面设计方法，整体设计理论为：首先设计工艺面，然后由工艺面进行修正得到理论翻边面。该翻边面设计方法适用于薄板汽车外覆盖件的翻边设计，具有保证模具翻边间隙的一致性，有效的避免因翻边间隙不均匀导致的零件外观圆角不均匀、侧壁波浪的问题，同时能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致的优点。

参见图8，本实施例的翻边面设计方法包括如下步骤：

1、设计工艺面：

设计一条翻边矢量方向线1，基于设定的翻边线以及翻边矢量方向线1获得工艺面，工艺面由翻边线沿翻边矢量方向线拉伸形成，工艺面用于指导翻边面加工。翻边线根据零件所处位置以及功能预先设计，在本方法中，翻边线属于给定值。

2、设计翻边面：

定义翻边面位置线2，翻边面位置线2为翻边面与在翻边线任意位置上的法向截面的交线，则不同位置的法向截面可截取不同的翻边面位置线2。设计翻边面位置线2位于翻边矢量方向线1的靠零件外侧，且翻边面位置线与翻边矢量方向线构成一定角度，角度为根据翻边母材的回弹情况确定的回弹角度3，由于本方法的最佳适用对象为板厚不大于2mm的薄板，对应的回弹角度为3°～5°，优选3°，当然本方法同样适用于板厚超过2mm的非高强板；基于设定的翻边线以及翻边面位置线2获得翻边面。

3、圆角半径设计：

将翻边面的外观圆角的半径设计为1.5t～3t，其中t为翻边母材的板厚，优选1.5t。圆角越小，零件加工时出现圆角大小不均匀的绝对值大幅缩小，圆角不顺和不均匀的外观缺陷大幅弱化。从工艺可行性考虑，外观圆角的半径应该在1.5t以上，设计时应尽量减小产品外观圆角的定义值，使之接近理论最小翻边半径，即1.5倍料厚。

当翻边线为空间曲线时，采用本实施例的翻边面设计方法可以获得较为显著的技术效果，翻边线为空间曲线时时翻边面为双曲率曲面，工艺面为单曲率曲面，可保证模具翻边间隙的一致性，有效的避免因翻边间隙不均匀导致的零件外观圆角不均匀、侧壁波浪的问题，同时能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

实施例2：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种翻边加工模具，该翻边加工模具用于加工得到上述实施例1翻边面设计方法所设计的翻边面。具体的，参见图10，该翻边加工模具40包括凸模41和翻边镶块42，凸模41和翻边镶块42具有相互配合的型面，型面包括圆角和上述实施例1确定的工艺面45，该工艺面在以翻边矢量方向作为投影方向投影时，可得到与翻边线50完全相同的线型，如图9所示；凸模41和翻边镶块42中的至少一个可沿翻边矢量方向线移动，以使零件母板的边部被下压至两个型面之间。

本实施例中，凸模41为固定件，用于放置待翻边的零件母板20；翻边镶块42为移动件，可沿翻边矢量方向线1(图10中箭头所示)移动。当然，在其他实施例中，该模具还可设置为凸模41沿翻边矢量方向线移动、翻边镶块42固定，或者凸模41和翻边镶块42同时沿翻边矢量方向线移动。

为固定零件母板20，防止翻边时零件母板20移动，作为优选方案，本实施例中，该翻边加工模具40还包括压料板43，压料板43设置于凸模41上方，零件母板20通过压料板43和凸模41上下压紧固定。

实施例3：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种翻边加工方法，使用上述实施例2的翻边加工模具40对零件母板20进行翻边加工。

参见图10，翻边加工方法包括如下步骤：

将待翻边的零件母板20放置于凸模41上，零件母板20的边部伸出于凸模41外，该边部用于受压后形成翻边；

控制翻边镶块42沿翻边矢量方向线(图10中箭头所示)向下移动，将边部下压至两个型面之间，即翻边间隙44中，边部绕凸模41的型面弯曲，形成具有工艺面的工艺片体，工艺片体的截面如图8中翻边矢量方向线1；

控制翻边镶块42沿翻边矢量方向线向上拔模，工艺片体发生回弹，工艺面在材料回弹过程中向零件外侧旋转回弹角度3，形成实际翻边面，实际翻边面的位置如图8中翻边面位置线2所示。

实施例4：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种具有翻边21的零件，该翻边21通过上述实施例3的翻边加工方法加工得到，该零件的实际翻边面与理论翻边面趋于一致。零件的其他未详述结构参照现有技术。

应用实例：

以料厚为0.7mm的翼子板为例，控制翼子板与机罩搭接处的外观圆角，具体设置内容为：将图3中的翼子板的外观圆角22的半径设计为1.1mm。尽量减小产品外观圆角的定义值，使之接近理论最小翻边半径，即1.5倍料厚。圆角越小，零件加工时出现圆角大小不均匀的绝对值大幅缩小，圆角不顺和不均匀的外观缺陷大幅弱化。

设计产品翻边面结构：如图8所示，在翻边面设计时，首先设计一根翻边矢量方向线1，再设计翻边面2，翻边面与翻边矢量方向线构成一定的角度3，翻边面需设置在翻边矢量方向线的靠零件外侧，该角度根据零件回弹情况确定，一般为3°。按此方法设计出来的翻边面为双曲率曲面。也即，设计的冲压件的翻边面沿拔模方向形成预设拔模角，拔模方向为翻边矢量方向。

经测定，采用上述实施例制作得到的零件翻边回弹后与理论状态趋于一致，零件合格率达到100％。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供的翻边面设计方法、翻边加工模具和方法、以及具有翻边的零件，首先设计工艺面，然后由工艺面进行修正得到理论翻边面，工艺面设置为由翻边线沿翻边矢量方向线拉伸形成的平面或单曲率曲面，以工艺面设计模具结构，以翻边矢量方向作为翻边方向，能保证了模具翻边间隙的一致性，有效的避免因翻边间隙不均匀导致的零件外观圆角不均匀、侧壁波浪的问题，同时能有效控制零件回弹，使回弹后的零件与理论状态趋于一致。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种翻边面设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

设计工艺面：

设计一条翻边矢量方向线，基于设定的翻边线以及所述翻边矢量方向线获得所述工艺面，所述工艺面由所述翻边线沿所述翻边矢量方向线拉伸形成，所述工艺面用于指导翻边面加工；

设计翻边面：

定义翻边面位置线，所述翻边面位置线为翻边面与在翻边线任意位置上的法向截面的交线；设计所述翻边面位置线位于所述翻边矢量方向线的靠零件外侧，且所述翻边面位置线与所述翻边矢量方向线构成一定角度，所述角度为根据翻边母材的回弹情况确定的回弹角度；基于设定的翻边线以及所述翻边面位置线获得所述翻边面。

2.如权利要求1所述的翻边面设计方法，其特征在于：所述翻边面为双曲率曲面，所述工艺面为单曲率曲面。

3.如权利要求1或2所述的翻边面设计方法，其特征在于：将所述翻边面的外观圆角的半径设计为1.5t～3t，其中t为所述翻边母材的板厚。

4.如权利要求3所述的翻边面设计方法，其特征在于：所述翻边母材为板厚不大于2mm的薄板。

5.如权利要求1或2或4所述的翻边面设计方法，其特征在于：所述回弹角度为3°～5°。

6.一种翻边加工模具，其特征在于：所述翻边加工模具用于加工得到权利要求1-5中任一项所述翻边面设计方法所设计的所述翻边面；

所述翻边加工模具包括凸模和翻边镶块，所述凸模和所述翻边镶块具有相互配合的型面，所述型面包括圆角和所述工艺面；所述凸模和所述翻边镶块中的至少一个可沿所述翻边矢量方向线移动，以使所述零件母板的边部被下压至两个所述型面之间。

7.如权利要求6所述的翻边加工模具，其特征在于：所述凸模为固定件，用于放置待翻边的零件母板；所述翻边镶块为移动件，可沿所述翻边矢量方向线移动。

8.如权利要求7所述的翻边加工模具，其特征在于：所述翻边加工模具还包括压料板，所述压料板设置于所述凸模上方，所述零件母板通过所述压料板和所述凸模上下压紧固定。

9.一种翻边加工方法，其特征在于：使用权利要求6-8中任一项所述的翻边加工模具对所述零件母板进行翻边加工；所述翻边加工方法包括如下步骤：

将待翻边的零件母板放置于所述凸模上，所述零件母板的边部伸出于所述凸模外；

控制所述翻边镶块沿所述翻边矢量方向线向下移动，将所述边部下压至两个所述型面之间，所述边部绕所述凸模的型面弯曲，形成具有所述工艺面的工艺片体；

控制所述翻边镶块沿所述翻边矢量方向线向上拔模，所述工艺片体发生回弹，得到具有所述翻边面的翻边。

10.一种具有翻边的零件，其特征在于：所述翻边通过权利要求9所述的翻边加工方法加工得到。

Images