CN113351744B - 防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件、制作方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件、制作方法及应用，涉及汽车冲压模具工艺技术领域。在拉延工艺DRAWING(DR)上追加工艺补充形状，弥补该部位塑性变形时的材料不足，总结工艺补充的形状和体积的计算公式。在修边工艺TRIMING(TR)保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进，对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑，防止翻边过程中局部应力集中而开裂，并归纳总结出修理指导方案。本发明修理方法简单，消耗资源少，无需外加工。根据计算公式和指导方案能够迅速有效的解决中厚板冲压件边缘由翻边造成的端部开裂现象。
Description
技术领域
本发明涉及汽车冲压模具工艺技术领域，尤其涉及一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件、制作方法及应用。
背景技术
目前，基于汽车安全性考虑，高强钢被广泛应用于车身的安全结构件，厚度往往大于1MM以上，属于中厚板冲压件。高强钢属于难成型材料，随着强度的上升，高强钢塑性下降。经常在曲线修边边缘处，由于翻边工艺问题经常出现开裂现象，导致制件废弃。
冲压制件加工主要有拉延工艺DRAWING(DR)，修边工艺TRIMING(TR)，翻边工艺FLANG(FL)几个主要工艺流程。
在修边工艺(TR)，当板料沿着一定的轮廓形状冲裁分离后，在其厚度方向上容易产生加工硬化带，毛刺和微裂纹等缺陷，包括以下四个区域(塌角带，光亮带，断裂带，毛刺带)板料冲裁后在断面产生的缺陷使得板料韧性和塑性降低，变形能力下降，这些缺陷将在后续的翻边过程中成为发生边部破裂的断裂源。
在翻边工艺(FL)，翻边过程中零件边缘产生伸长变形的主要原因是由弯曲曲面和翻边曲面相互作用产生的，从而影响零件边缘的质量。翻边过程中超过材料的变形极限，高强钢材料难以满足这么大的塑性变形，在制件曲线修边边缘处翻边时造成端部开裂。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)高强钢板成型的边缘开裂问题一直是工业界研究的难点，传统软钢开裂大多是局部板厚过度减薄的结果，而高强钢的翻边边缘开裂是一种局部韧性断裂行为，板厚减薄并不显著。
现有的高强钢中厚板冲压件边缘由翻边造成的开裂的对策方法，主要依靠模具保全人员凭借主观判断和个人经验来进行修理。不同的人有不同的修理方式，效果差异较大，缺乏系统完善的修理方案。
(2)现有技术中制件翻边易产生开裂。
解决以上问题及缺陷的难度为：如何解决板材力学性能差，成型时材料的延伸率低，材料成型过程收到拉应力超过了材料的强度极限，制件会产生开裂。
解决以上问题及缺陷的意义为：
现有技术极限翻边因数[m]＝0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin＝30％，通过上述改进，本发明m>[m]＝1/(1+δmin)＝0.7692。消除了制件翻边时产生开裂的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件、制作方法及应用。具体涉及一种高强钢中厚板冲压件边缘由翻边造成的端部开裂现象的对策方案，所述技术方案如下：
根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法包括：
利用工艺补充的形状和体积的计算公式，在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状；
在拉延序增加R＝14mm的工艺包，对翻边区域进行补偿，增大翻边时制件边缘的翻边因数，使翻边因数m>[m]＝1/(1+δmin)＝0.7692；可消除翻边开裂现象。
式中，现有技术极限翻边因数[m]＝0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin＝30％。
在修边工艺TR保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进；圆弧处内曲翻边时，在拐角处增加工艺包(如图3所示)，以便补偿后序翻边时圆角部分材料不足(增加补偿量)，以避免翻边因数过小而产生开裂现象。
对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，用于保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑。
优选地，所述修边工艺TR进行工艺优化改进中，对于当板料沿着一定的轮廓形状冲裁分离后，在厚度方向上产生塌角带，光亮带，断裂带，毛刺带，使后续的翻边过程发生边部破裂，需进行工艺优化改进。
所述翻边工艺FL翻边过程中，对于零件边缘由弯曲曲面和翻边曲面相互作用产生的伸长变形，需进行弯曲曲面过度圆滑处理，用于阻止在制件曲线修边边缘处翻边时造成端部开裂。
根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制系统，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制系统包括：
拉延工艺DR追加工艺补充部位形状模块，用于利用工艺补充的形状和体积的计算公式，在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状，用于弥补该部位塑性变形时的材料不足；
工艺优化改进模块，用于在修边工艺TR保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进；
修理策略获取模块，用于对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，用于保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑，防止翻边过程中局部应力集中而开裂，并获得修理策略。
根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制方法，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制方法包括：
利用工艺补充的形状和体积的计算公式，对在拉延工艺DR上追加的补充部位形状进行控制；
对优化改进修边工艺TR进行实施中的控制；
对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，以及修边曲线过度圆滑实施中的控制。
根据本发明公开实施例的第四方面，提供一种防止边缘开裂的信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法。
根据本发明公开实施例的第五方面，提供一种利用所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法制作的高强钢中厚板冲压件。
根据本发明公开实施例的第六方面，提供一种利用所述高强钢中厚板冲压件制作的汽车部件。
本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明通过拉延工艺DRAWING(DR)上追加工艺补充的形状和体积的计算公式；通过修边工艺TRIMING(TR)修边线优化变更的修理指导方案。带来如下效果：修理方法简单，消耗资源少，无需外加工。根据计算公式和指导方案能够迅速有效的解决中厚板冲压件边缘由翻边造成的端部开裂现象。
在拉延序增加R＝14mm的工艺包，对翻边区域进行补偿，增大翻边时制件边缘的翻边因数，使翻边因数m>[m]＝1/(1+δmin)＝0.7692；可消除翻边开裂现象。现有技术极限翻边因数[m]＝0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin＝30％。
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法流程图。
图2是本发明实施例提供的钢板断面图。其中，图2(a)断裂带图；图2(b)内曲翻边开裂区。
图2中：1、塌角带；2、光亮带；3、断裂带；4、毛刺带；5、内曲翻边开裂区。
图3是本发明实施例提供的在拐角处增加工艺包图。图3中(a)工艺包示意图；(b)工艺包实物图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
针对高强钢中厚板冲压件边缘由翻边造成的端部开裂现象，本发明制定客观准确的修理方案。
如图1所示，本发明实施例提供的防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法包括：
S101，在拉延工艺DRAWING(DR)上追加工艺补充形状，弥补该部位塑性变形时的材料不足，总结工艺补充的形状和体积的计算公式。
S102，在修边工艺TRIMING(TR)保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进，对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑，防止翻边过程中局部应力集中而开裂，并归纳总结出修理指导方案。
步骤S102中，在修边工艺TRIMING(TR)保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进包括：圆弧处内曲翻边时，在拐角处增加工艺包(如图3所示，图3中(a)工艺包示意图；图3(b)工艺包实物图)，以便补偿后序翻边时圆角部分材料不足(增加补偿量)，以避免翻边因数过小而产生开裂现象。
本发明还提供一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制系统，包括：
拉延工艺DR追加工艺补充部位形状模块，用于利用工艺补充的形状和体积的计算公式，在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状，用于弥补该部位塑性变形时的材料不足；在拉延序增加R＝14mm的工艺包，对翻边区域进行补偿，增大翻边时制件边缘的翻边因数，使m>[m]＝1/(1+δmin)＝0.7692，可消除翻边开裂现象。现有技术产品极限翻边因数为：m＝0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin＝30％。
工艺优化改进模块，用于在修边工艺TR保证制件必要形状的情况下，进行工艺优化改进；
修理策略获取模块，用于对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，用于保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑，防止翻边过程中局部应力集中而开裂，并获得修理策略。
本发明还提供一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作控制方法，包括：
利用工艺补充的形状和体积的计算公式，对在拉延工艺DR上追加的补充部位形状进行控制；
对优化改进修边工艺TR进行实施中的控制；
对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，以及修边曲线过度圆滑实施中的控制。
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例
本发明实施例提供的防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法有拉延工艺DRAWING(DR)，修边工艺TRIMING(TR)，翻边工艺FLANG(FL)几个主要工艺流程。
在修边工艺(TR)，当板料沿着一定的轮廓形状冲裁分离后，在其厚度方向上容易产生加工硬化带，毛刺和微裂纹等缺陷，包括以下四个区域(塌角带1，光亮带2，断裂带3，毛刺带4如图示如2(a)板料冲裁后在断面产生的缺陷使得板料韧性和塑性降低，变形能力下降，这些缺陷将在后续的翻边过程中成为发生边部破裂的断裂源，即内曲翻边开裂区5。见图2(b)。
在翻边工艺(FL)，翻边过程中零件边缘产生伸长变形的主要原因是由弯曲曲面和翻边曲面相互作用产生的，从而影响零件边缘的质量。翻边(FL)过程中超过材料的变形极限，高强钢材料难以满足这么大的塑性变形，在制件曲线修边边缘处翻边时造成端部开裂。
下面结合实验对比对本发明地技术方案作进一步描述。
现有技术中，翻边前制件边缘伸长时开裂部位长有2-5mm。造成开裂的原因为：开裂部位在翻边整形序的变形过程为内曲翻边；内曲翻边类似翻孔，属于伸长翻边；
板材的伸长率为δ，产品的翻边因数为m；
翻边因数m值越小，则变形程度越大，翻边易产生开裂。
翻边因数m与材料的延伸率δ近似关系为：m＝1/(1+δ)。
m与δ成反比，m随δ的减小而增大，同种板材的延伸率最小值即为板材的断后伸长率最小值δmin。所以同种板材的极限翻边因数为：[m]＝1/(1+δmin),
当m＜1/(1+δmin)时，制件翻边因数小于极限翻边因数会产生开裂。
现有技术中产品极限翻边因数为：m＝0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin＝30％，通过上述改进，本发明翻边因数m>[m]＝1/(1+δmin)＝0.7692。消除了制件翻边时产生开裂的问题，即本发明翻边因数m为0.7692。
在一实施例中，翻遍前边缘区域长度为56.7152mm,经本发明方法，翻遍后边缘区域长度为74.3653mm，未曾出现开裂现象。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法，其特征在于，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法包括：
利用工艺补充的形状和体积的计算公式，在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状；
在修边工艺TR保证制件形状的情况下，进行工艺优化改进；
对翻边工艺FL成型前修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，用于保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑；
所述工艺补充的形状和体积的计算公式；在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状包括：
在拉延序增加R=14mm的工艺包，对翻边区域进行补偿，增大翻边时制件边缘的翻边因数，使翻边因数m>[m]=1/（1+δmin）=0.7692；
式中，现有技术产品翻边因数为：极限翻边因数[m]=0.7627，板材断后伸长率最小值为：δmin=30%；
所述修边工艺TR进行工艺优化改进中，对于当板料沿着轮廓形状冲裁分离后，在厚度方向上产生塌角带，光亮带，断裂带，毛刺带，使后续的翻边过程发生边部破裂，需进行工艺优化改进；
所述在修边工艺TR保证制件形状的情况下，进行工艺优化改进包括：圆弧处内曲翻边时，在拐角处增加工艺包，补偿后序翻边时圆角部分材料不足；
所述翻边工艺FL翻边过程中，对于零件边缘由弯曲曲面和翻边曲面相互作用产生的伸长变形，需进行弯曲曲面过度圆滑处理，用于阻止在制件曲线修边边缘处翻边时造成端部开裂。
2.一种如权利要求1所述的一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法控制系统，其特征在于，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法控制系统包括：
拉延工艺DR追加工艺补充部位形状模块，用于利用工艺补充的形状和体积的计算公式，在拉延工艺DR上追加工艺补充部位形状，用于弥补塑性变形时的材料不足；
工艺优化改进模块，用于在修边工艺TR保证制件形状的情况下，进行工艺优化改进；
修理策略获取模块，用于对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，用于保证凸凹模间隙合理，修边曲线过度圆滑，防止翻边过程中局部应力集中而开裂，并获得修理策略。
3.一种如权利要求2所述的一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法控制系统的控制方法，其特征在于，所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法控制系统的控制方法包括：
利用工艺补充的形状和体积的计算公式，对在拉延工艺DR上追加的补充部位形状进行控制；
对优化改进修边工艺TR进行实施中的控制；
对翻边成型前工序修边模具局部凸模和凹模修边刃口进行修正，以及修边曲线过度圆滑实施中的控制。
4.一种防止边缘开裂的信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1所述的一种防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法。
5.一种高强钢中厚板冲压件，其特征在于，所述高强钢中厚板冲压件利用如权利要求1所述防止边缘开裂的高强钢中厚板冲压件制作方法制作。
6.一种汽车部件，其特征在于，所述汽车部件利用权利要求5所述的一种高强钢中厚板冲压件的制作。
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