CN112517706B - 一种冲压组件、模具及三维铝型材成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲压组件、模具及三维铝型材成型方法，属于三维铝型材成型技术领域，解决了现有三维铝型材成型困难的技术问题。冲压组件包括上冲头，上冲头上设有由第一壁和第二壁围成的上型腔，第一壁和第二壁与三维铝型材的两相交外侧壁匹配；下冲头，下冲头上设有由第三壁和第四壁围成的下型腔，第三壁和第四壁与三维铝型材的另两相交外侧壁匹配；上型腔和下型腔对接形成型腔；模具包括上模、下模以及冲压组件，上冲头安装在上模上，下冲头安装在下模上；成型方法包括步骤1：利用夹具夹持铝型材毛胚；步骤2：驱动上模和下模合模以带动上冲头和下冲头对冲并将铝型材毛坯压入型腔。这样，则可以使得三维铝型材的生产更加简便，成本更低。

Description

一种冲压组件、模具及三维铝型材成型方法

技术领域

本发明属于三维铝型材成型技术领域，特别涉及一种冲压组件、模具及三维铝型材成型方法。

背景技术

车身轻量化必然要用到轻质合金，目前应用最为广泛的是铝合金，车身骨架一般采用的都是铝型材，铝型材的成型工艺主要包括压弯和拉弯，一般地，对于简单铝型材结构，直接通过模具冲压即可实现；对于复杂结构的铝型材，特别是三维扭曲件，采用拉弯工艺；由于铝型材材质较软，为增强铝型材结构强度，铝型材多为异形断面结构，由于异形断面结构不能采用圆球作为芯棒，所以通过数控弯管机很难实现。

现有技术中通常通过拉弯工艺实现铝型材的三维弯曲结构，即用相应的夹头夹持住铝型材的两端，通过拉弯工艺实现铝型材相应的弯曲变形或者扭曲变形，从而达到铝型材设计件最终的形状。三维拉弯需要确定铝型材端部夹头的运动轨迹，该运动轨迹直接影响到产品的质量，且其运动轨迹为空间曲线，很难预先确定，该运动轨迹虽然可以通过试验的方法获取，但是成本和周期会大大增加。

因此，三维铝型材成型难度非常大。

发明内容

本发明提供一种冲压组件、模具及三维铝型材成型方法，用于解决现有技术中三维铝型材成型难度大的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种冲压组件，用于冲压三维铝型材，包括：

上冲头，所述上冲头上设有由第一壁和第二壁相交围成的上型腔，所述第一壁和所述第二壁与所述三维铝型材的两相交外侧壁匹配；

下冲头，所述下冲头上设有由第三壁和第四壁相交围成的下型腔，所述第三壁和所述第四壁与所述三维铝型材的另外两相交外侧壁匹配；

所述上型腔和所述下型腔拼接形成型腔，所述型腔与所述三维铝型材的形状以及尺寸匹配。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述第一壁与所述三维铝型材的顶壁匹配；

所述第二壁与所述三维铝型材的后侧壁匹配；

所述第三壁与所述三维铝型材的底壁匹配；

所述第四壁与所述三维铝型材的前侧壁匹配。

本发明提供的模具包括上模、下模以及上述冲压组件，所述上冲头安装在所述上模上，所述下冲头安装在所述下模上。

本发明提供的三维铝型材成型方法，应用于上述模具，包括以下步骤：

步骤1：利用夹具夹持铝型材毛胚；

步骤2：驱动所述上模和所述下模合模以带动所述上冲头和所述下冲头对冲并将所述铝型材毛坯压入所述型腔，以对所述铝型材毛坯进行冲压；

步骤3：冲压完成后开模，获得所述三维铝型材。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述上冲头和所述下冲头的制造方法包括以下步骤：

步骤S1：利用三维软件提取包络所述三维铝型材外侧壁的包络面，并将提取的包络面分割为相交的第一面组和第二面组；

步骤S2：利用三维软件将所述第一面组设置在上冲头模型上并使得所述第一面组围成所述上型腔，将所述第二面组设置在下冲头模型上并使得所述第二面组围成所述下型腔；

步骤S3：根据所述上冲头模型加工出所述上冲头，并且根据所述下冲头模型加工出所述下冲头。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述步骤S3中加工出所述上冲头和所述下冲头的方法为3D注塑成型。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述夹具包括第一夹头和第二夹头，所述第一夹头和所述第二夹头分别夹持所述铝型材毛胚的左端和右端。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述步骤2中，所述上冲头和所述下冲头对冲的方向为所述铝型材毛胚断面的对角线方向。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述铝型材毛胚内部填充有填充体。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述填充体为沙子或者硅胶。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明提供的冲压组件用于冲压三维铝型材，冲压组件包括上冲头和下冲头，上冲头上设有由第一壁和第二壁相交围成的上型腔，第一壁和第二壁与三维铝型材的两相交外侧壁匹配，下冲头上设有由第三壁和第四壁相交围成的下型腔，第三壁和第四壁与上述三维铝型材的另外两相交外侧壁匹配，上述上型腔和下型腔对接时拼接形成型腔，该型腔则是与上述三维铝型材的形状以及尺寸均匹配的腔室，该结构的冲压组件使用时，上冲头和下冲头对冲以使得上型腔和下型腔对拼形成上述型腔并将铝型材毛胚压入型腔中，利用第一壁、第二壁、第三壁以及第四壁对铝型材毛坯的冲压作用，使得铝型材毛坯被挤压形成上述三维铝型材，成型出来的三维铝型材精度高，使用该冲压组件，只需通过简单的单一方向冲压工艺便能实现三维铝型材的成型，生产成本更低，使得三维铝型材的成型工艺简单化。

(2)本发明提供的模具包括上模、下模和上述冲压组件，上冲头安装在上模上，下冲头安装在下模上，上模和下模合模时即可实现上冲头和下冲头的对冲，从而对铝型材毛坯进行冲压形成三维铝型材，通过简单的模具组件便可以完成三维铝型材的成型，降低三维铝型材的生产成本。

(3)本发明提供的三维铝型材成型方法应用于上述模具，包括以下步骤：步骤1：利用夹具夹持铝型材毛坯；步骤2：驱动上模和下模合模以带动上冲头和下冲头对冲并将铝型材毛坯压入上述型腔中，从而将铝型材毛坯冲压形成所需的三维铝型材；步骤3：冲压完成后开模，获得成型的三维铝型材。该三维铝型材成型方法通过简单的冲压工艺便可加工出来尺寸精准的三维铝型材，使得三维铝型材的加工成型更加简单，降低三维铝型材的生产成本。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请中的冲压组件的结构示意图；

图2是本申请中的三维铝型材的结构示意图；

图3是本申请中的冲压过程示意图；

图4是本申请中上冲头和下冲头冲压方向示意图。

图中：

1-上冲头；11-第一壁；12-第二壁；

2-下冲头；21-第三壁；22-第四壁；

3-三维铝型材；

4-第一夹头；

5-第二夹头；

6-铝型材毛坯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种冲压组件，包括上冲头1和下冲头2，其中，上冲头1和下冲头2均是块状结构，上冲头1上设有由第一壁11和第二壁12相交围成的上型腔，第一壁11和第二壁12与三维铝型材3的两相交外侧壁匹配。值得注意的是，该三维铝型材3具有两个端壁和四个外侧壁。上述下冲头2设有由第三壁21和第四壁22相交围成的下型腔，第三壁21和第四壁22与三维铝型材3的另外两个相交外侧壁匹配。当上冲头1和下冲头2对冲时，上述上型腔和上述下型腔则对接而拼接形成型腔，该型腔与三维铝型材3的形状以及尺寸均匹配。

使用时，驱动上冲头1和下冲头2沿单一方向对冲，对冲的过程中则将铝型材毛坯6压入上述型腔中，借助第一壁11、第二壁12、第三壁21以及第四壁22对铝型材毛坯6外壁的冲压作用，则可以将铝型材毛坯6冲压形成所需的三维铝型材3，这样，使用上述的冲压组件，只需要通过简单的冲压成型便可以加工出来三维铝型材3，生产工艺更加简单，成本更低，使得三维铝型材3的生产更加简便。

本实施例中，上述上冲头1和下冲头2均通过3D注塑成型工艺加工而成，具体地，使用三维软件先将包络所需三维铝型材3外侧壁的包络面提取出来，随后利用三维软件将提取出来的包络面分割形成相交的第一面组和第二面组，最后利用三维软件将第一面组和第二面组分别置于上冲头模型和下冲头模型上，第一面组则包括上述第一壁11和第二壁12，第二面组则包括上述第三壁21和第四壁22，再然后，利用3D注塑成型工艺将上冲头模型注塑成上冲头1，将下冲头模型注塑成下冲头2。当然，该上冲头1上的上型腔以及下冲头2上的下型腔也可以通过数控铣床进行加工。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中，上述第一壁11为上述型腔的顶壁且该第一壁11与三维铝型材3的顶壁匹配；第二壁12为上述型腔的后侧壁且该第二壁12与三维铝型材3的后侧壁匹配；第三壁21为上述型腔的底壁且该第三壁21与三维铝型材3的底壁匹配；第四壁22为上述型腔的前侧壁且该第四壁22与三维铝型材3的前侧壁匹配。这样，上型腔的腔壁则对应三维铝型材3的顶壁以及后侧壁，下型腔的腔壁则对应三维铝型材3的底壁以及前侧壁，当上冲头1和下冲头2对冲时，则可以更加轻松且精准地将铝型材毛坯6冲压形成三维铝型材3。作为本实施例的另一种实施方式，本实施例中的第一壁11对应三维铝型材3的顶壁，第二壁12对应三维铝型材3的前侧壁，第三壁21对应三维铝型材3的底壁，第四壁22对应三维铝型材3的后侧壁。

实施例2：

本实施例提供一种模具，包括上模、下模和实施例1提供的冲压组件，上冲头1安装在上述上模上，下冲头2安装在上述下模上。这样，上模和下模合模时，则可以带动上冲头1和下冲头2对冲，该模具则可以通过简单的单一方向冲压成型工艺便可以加工出来三维铝型材3，生产工艺更加简单，成本更低，使得三维铝型材3的生产更加简便。另外，上冲头1安装在上模上以及下冲头2安装在下模上均可通过锁紧销或者螺钉进行安装。

实施例3：

本实施例提供一种三维铝型材3成型方法，应用于实施例2提供的模具，该三维铝型材3成型方法包括以下步骤：

步骤1：利用夹具夹持铝型材毛坯6。这样则可以使得铝型材毛坯6的位置固定住，避免在冲压成型时发生偏移，提高成型精准度。值得注意的是，铝型材毛坯6为一长条直管形状的结构，作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的夹具包括第一夹头4和第二夹头5，第一夹头4和第二夹头5分别夹持铝型材毛坯6的左端和右端，其中，第一夹头4和第二夹头5可以是任意能够夹持铝型材毛坯6的夹持件。

步骤2：驱动上模和下模合模以带动上冲头1和下冲头2对冲，对冲的过程中则可以将铝型材毛坯6压入上述型腔中以对铝型材毛坯6进行冲压，从而使得铝型材毛坯6形成所需的三维铝型材3。需要说明的是，驱动上模和下模合模的动作可以通过简单的冲压成型机完成，只要使得上模和下模相向移动形成对铝型材毛坯6的冲压即可。通过该步骤，可以将铝型材毛坯6经简单的单一方向冲压成型工艺形成所需三维铝型材3，使得三维铝型材3的成型更加简单方便。

步骤3：冲压完成后开模并取下成型的三维铝型材3，从而获得形状以及尺寸的三维铝型材3。

以此往复便可成批加工所需形状以及尺寸的三维铝型材3。

本实施例中，上冲头1和下冲头2通过实施例1中的方法进行制造。具体地，上冲头1和下冲头2的制造方法包括以下步骤：

步骤S1：利用三维软件提取包络三维铝型材3外侧壁的包络面，并将提取的包络面分割为相交的第一面组和第二面组；

步骤S2：利用三维软件将第一面组设置在上冲头模型上并使得第一面组围成上型腔，将第二面组设置在下冲头模型上并使得第二面组围成下型腔；

步骤S3：根据上冲头模型加工出上冲头1，并且根据下冲头模型加工出下冲头2。加工出上冲头1以及下冲头2的方法均是3D注塑成型。

作为本实施例的一种更优实施方式，本实施例中，在上述铝型材毛坯6内部填充由填充体，借助填充体的支撑作用，可以避免铝型材毛坯6在冲压成型过程中发生坍塌，以提高成品率。作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的填充体为沙子或者硅胶，当然该填充体也可以是橡胶等柔性物体。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中，上述上模和上述下模合模以驱动上冲头1和下冲头2对冲的方向与上述铝型材毛坯6断面的对角线方向相同，这样，只需要沿单一方向进行合模便可实现，以使铝型材毛坯6的制造方法更简单，而且合模方向易确定，并且通过该种设置，还可以使得三维铝型材3冲压成型的过程更加顺利，制成的三维铝型材3更合格。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种三维铝型材成型方法，包括冲压组件，用于冲压弯曲三维铝型材，所述冲压组件包括：

上冲头，所述上冲头上设有由第一壁和第二壁相交围成的上型腔，所述第一壁和所述第二壁与所述三维铝型材的两相交外侧壁匹配；所述第一壁与所述三维铝型材的顶壁匹配；所述第二壁与所述三维铝型材的后侧壁匹配；

下冲头，所述下冲头上设有由第三壁和第四壁相交围成的下型腔，所述第三壁和所述第四壁与所述三维铝型材的另外两相交外侧壁匹配；所述第三壁与所述三维铝型材的底壁匹配；所述第四壁与所述三维铝型材的前侧壁匹配；

所述上型腔和所述下型腔拼接形成型腔，所述型腔与所述三维铝型材的形状以及尺寸匹配；

包括模具，所述模具包括：上模、下模以及所述冲压组件，所述上冲头安装在所述上模上，所述下冲头安装在所述下模上；所述上冲头和所述下冲头对冲以使得上型腔和下型腔对拼形成上述型腔并将铝型材毛胚压入型腔中，利用第一壁、第二壁、第三壁以及第四壁对铝型材毛坯的冲压作用，使得铝型材毛坯被挤压形成上述三维铝型材；只需通过单一方向冲压工艺便能实现三维铝型材的成型；

所述成型方法包括以下步骤：

步骤1：利用夹具夹持笔直的铝型材毛胚；

步骤2：驱动所述上模和所述下模合模以带动所述上冲头和所述下冲头对冲并将所述铝型材毛坯压入所述型腔，以对所述铝型材毛坯进行冲压；所述步骤2中，所述上冲头和所述下冲头对冲的方向为所述铝型材毛胚断面的对角线方向；

步骤3：冲压完成后开模，获得所述三维铝型材。

2.根据权利要求1所述的一种三维铝型材成型方法，其特征在于：所述上冲头和所述下冲头的制造方法包括以下步骤：

步骤S1：利用三维软件提取包络所述三维铝型材外侧壁的包络面，并将提取的包络面分割为相交的第一面组和第二面组；

步骤S2：利用三维软件将所述第一面组设置在上冲头模型上并使得所述第一面组围成所述上型腔，将所述第二面组设置在下冲头模型上并使得所述第二面组围成所述下型腔；

步骤S3：根据所述上冲头模型加工出所述上冲头，并且根据所述下冲头模型加工出所述下冲头。

3.根据权利要求2所述的一种三维铝型材成型方法，其特征在于：所述步骤S3中加工出所述上冲头和所述下冲头的方法为3D注塑成型。

4.根据权利要求1所述的一种三维铝型材成型方法，其特征在于：所述夹具包括第一夹头和第二夹头，所述第一夹头和所述第二夹头分别夹持所述铝型材毛胚的左端和右端。

5.根据权利要求1所述的一种三维铝型材成型方法，其特征在于：所述铝型材毛胚内部填充有填充体。

6.根据权利要求5所述的一种三维铝型材成型方法，其特征在于：所述填充体为沙子或者硅胶。

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