CN114985593B

CN114985593B - 一种汽车发动机安装板的成型方法及成型设备

Info

Publication number: CN114985593B
Application number: CN202210915582.0A
Authority: CN
Inventors: 方秀强; 石喆钦; 林云; 孙继文; 张哲元
Original assignee: NINGBO WOTE AUTO PARTS CO Ltd
Current assignee: NINGBO WOTE AUTO PARTS CO Ltd
Priority date: 2022-08-01
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-08-01
Also published as: CN114985593A

Abstract

本申请公开了一种汽车发动机安装板的成型方法及成型设备，成型方法包括以下步骤：S100：落料；S200：一次拉伸，成型设备穿过定位孔后进行一次拉伸，以使坯料形成基板部、第一翻折部和第一台阶部；其中第一翻折部的高度H₁大于上翻边的高度h，定位孔位于第一台阶部内；S300：一次修边；S400：一次翻边；S500：二次拉伸；S600：一次冲孔；S700：二次修边；S800：二次翻边，对修边后的第二翻折部进行翻边整形，以使第二翻折部形成发动机安装板的下翻边；S900：二次冲孔。本申请还提供一种成型设备。具有成型质量高，合格率高的优点。

Description

一种汽车发动机安装板的成型方法及成型设备

技术领域

本申请涉及汽车零部件加工领域，具体涉及一种汽车发动机安装板的成型方法及成型设备。

背景技术

汽车发动机安装板属于汽车悬置系统里的关键零部件，悬置系统是作为衔接动力总成和车身的部分存在的，主要作用是支撑动力总成，减少动力总成的震动，对整车NVH性能起着非常大的作用。汽车发动机安装板需要搭接焊接其它零部件，如何做到产品重量不增加，产品不加大的情况下还能加大焊接的搭接边和搭接面，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种成型质量高，合格率高的汽车发动机安装板的成型方法。

本申请的另一个目的在于提供一种实现上述成型方法的成型设备。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种汽车发动机安装板的成型方法，包括以下步骤：

S100：落料，将板材冲裁出用于成型发动机安装板的坯料；同时在坯料上冲裁出至少一个定位孔；

S200：一次拉伸，成型设备穿过定位孔后进行一次拉伸，以使坯料形成基板部、第一翻折部和第一台阶部；其中第一翻折部的高度H₁大于上翻边的高度h，定位孔位于第一台阶部内；

S300：一次修边，对第一翻折部和第一台阶部的交界处进行冲裁，以使第一台阶部从第一翻折部上裁切下来；

S400：一次翻边，对修边后的第一翻折部进行翻边整形；

S500：二次拉伸，对基板部进行二次拉伸，以在基板部上形成第二翻折部和第二台阶部；

S600：一次冲孔，对基板部进行一次冲孔，以在基板部上形成至少两个基准孔；

S700：二次修边，成型设备穿过基准孔进行定位，并对第二翻折部和第二台阶部的交界处进行冲裁，以使第二台阶部从第二翻折部上裁切下来；成型设备穿过基准孔进行定位，并分别对基板部和第一翻折部进行冲裁，以使基板部形成发动机安装板的基板，第一翻折部形成发动机安装板的上翻边；

S800：二次翻边，对修边后的第二翻折部进行翻边整形，以使第二翻折部形成发动机安装板的下翻边；

S900：二次冲孔，成型设备穿过基准孔进行定位，并对基板部进行二次冲孔，以在基板部上形成多个安装孔。

进一步的，上述步骤S200中，一次拉伸形成的基板部和第一翻折部的夹角α=90°；在一次拉伸之前还包括步骤S201：预打弯，将坯料冲压形成基板部和弯折部，基板部和弯折部的夹角β＜90°，弯折部的高度H₂＜H₁。

进一步的，上述步骤S200和步骤S201中，15°≤β≤45°，

。

进一步的，上述步骤S201中基板部和弯折部之间形成有圆角R₁，上述步骤S200中基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₂，上述步骤S400中整形后的基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₃，R₁＞R₂＞R₃。

进一步的，上述步骤S500中，第二翻折部在竖直方向上具有圆弧段、直线段和翻直段，直线段两端分别连接圆弧段和翻直段，圆弧段连接基板部，翻直段连接第二台阶部；上述步骤S700中，将第二台阶部沿着翻直段裁切下来；上述步骤S800中，将翻直段翻边整形，以使直线段和翻直段共线。

进一步的，上述步骤S500中，第二翻折部在水平方向上具有长边段、短边段和拐角段，长边段通过拐角段连接短边段，拐角段呈圆弧形结构，圆弧形结构的弧长为L₁；上述步骤S800中，拐角段在翻边时，同步冲压形成波浪形结构，波浪形结构的总长为L₂，L₂等于或略小于L₁。

进一步的，上述步骤S800中，波浪形结构包括多段连接的圆弧，相邻圆弧的连接处冲压形成圆角。

进一步的，上述步骤S400和上述步骤S500同步进行；上述步骤S700中，第二翻折部修边和基板部修边同步进行，完成后再进行第一翻折部的二次修边。

进一步的，上述步骤S800中，同时对基板部进行拉伸，以在基板部上成型接合部。

一种汽车发动机安装板的成型设备，适于根据所述的成型方法，成型发动机安装板；所述成型设备包括拉伸模具，所述拉伸模具适于在上述步骤S200中成型基板部、第一翻折部和第一台阶部，所述拉伸模具包括凸模和凹模，所述凸模和凹模之间具有型腔，所述凸模上凸起设置有定位销，所述定位销适于穿过定位孔；坯料适于穿过所述定位销并放置于所述凸模上，所述凹模适于从上往下靠近所述凸模进行冲压，进而成型处于所述型腔上端的所述第一台阶部，处于所述型腔下端的所述基板部，以及沿上下方向拉伸并连接所述第一台阶部和所述基板部的第一翻折部。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本方案的成型方法采用的是中间定位孔定位拉伸的方式，使得坯料中间有料牵制，避免坯料发生不可控的变形；同时定位孔是设置在第一台阶部上，属于废料区，其本身的变形对最终产品不会造成影响。另外，本方案的成型方法中拉伸高度还要高于翻边的高度，可以减少坯料因二次成型导致开裂，变薄等问题，而且该拉伸方式可以保证型面（即第一翻折部）一致性，将变化量留到废料区（即第一台阶部），同时也解决了翻边高度不够和多次拉伸形成的折印问题。综上，本方案的成型方法具有成型质量高，合格率高的优点。

附图说明

图1是根据本申请的一个优选实施例所要成型的汽车发动机安装板的立体结构示意图。

图2是根据本申请的一个优选实施例中工序一的结构示意图。

图3是根据本申请的一个优选实施例中工序二的结构示意图。

图4是根据本申请的一个优选实施例中图3的侧视图。

图5是根据本申请的一个优选实施例中工序三的结构示意图。

图6是根据本申请的一个优选实施例中工序四的结构示意图。

图7是根据本申请的一个优选实施例中工序五和工序六的结构示意图。

图8是根据本申请的一个优选实施例中图7的俯视图。

图9是根据本申请的一个优选实施例中工序六和工序九中第二翻折部变化流程示意图。

图10是根据本申请的一个优选实施例中工序七的结构示意图。

图11是根据本申请的一个优选实施例中工序八对基板部和第二翻折部进行修边的结构示意图。

图12是根据本申请的一个优选实施例中工序八对第一翻折部进行修边的结构示意图。

图13是根据本申请的一个优选实施例中工序九的结构示意图。

图14是根据本申请的一个优选实施例中图13的俯视图。

图15是根据本申请的一个优选实施例中第二翻折部在翻边前的结构示意图。

图16是根据本申请的一个优选实施例中第二翻折部在翻边时的一种变化状态示意图。

图17是根据本申请的一个优选实施例中第二翻折部在翻边时的另一种变化状态示意图。

图18是根据本申请的一个优选实施例中工序十的结构示意图。

图19是根据本申请的一个优选实施例中成型设备的结构示意图。

图20是根据本申请的一个优选实施例图19中A处的放大视图。

图中：100、发动机安装板；101、基板；102、上翻边；103、下翻边；104、接合部；105、连接孔；1、坯料；11、定位孔；21、基板部；22、弯折部；23、第一翻折部；24、第一台阶部；25、第二翻折部；251、圆弧段；252、直线段；253、翻直段；254、长边段；255、短边段；256、拐角段；26、第二台阶部；27、基准孔；28、安装孔；3、凸模；4、凹模；5、型腔；31、定位销。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了解决“如何做到产品重量不增加，产品不加大的情况下还能加大焊接的搭接边和搭接面”的技术问题，本申请人重新设计了产品，具体如下：

如图1所示，本申请的发动机安装板100包括基板101、上翻边102和下翻边103，其中上翻边102和下翻边103分别用于搭接焊接其它零部件。在设计上，上翻边102增加了高度（本申请设计上翻边102的高度为h），以加大焊接面积，但是上翻边102的高度展平后已远远大于平面范围的延展量，因此无法通过正常下料在冲压成型的方式来完成；在设计上，下翻边103呈L型结构，以形成交叉的焊接面，增加焊接强度，但是这会导致下翻边103具有一拐角，拐角处的翻边同样不易冲压成型。

因此，如何将产品制作出来就是本申请的关键。基于此，本申请人又对发动机安装板100的成型方法进行了改进，具体如下：

本实施例一个优选实施例的汽车发动机安装板的成型方法，包括以下工序：

工序一：

落料，如图2所示，将板材冲裁出用于成型发动机安装板100的坯料1；同时在坯料上冲裁出至少一个定位孔11。值得一提的是，坯料可以依据产品的形状预先冲裁好外部形状，也可以在后续工序中修边实现；预先冲裁好的优点在于成型效率高，缺点是成型精度有限，在后续工序中容易造成缺料，导致产品不合格；后续修边的优缺点正好相反；因此，上述两种工序方式可以根据产品精度要求进行合理选择。

本工序的关键点在于，定位孔的设置，使得坯料中间有料牵制，避免坯料发生不可控的变形。本实施例中定位孔优选两个，且定位孔的孔径不小于16mm，以增大与成型设备的接触面积，避免在后续拉伸过程中拉裂定位孔。

工序二：

预打弯，如图2和图3所示，将坯料冲压形成基板部21和弯折部22，基板部21和弯折部22的夹角β＜90°，进一步的15°≤β≤45°，弯折部的高度为H₂。本工序是后续拉伸工序的前置步骤，目的是避免直接拉伸时可能出现的坯料开裂或拉伸不均匀。

工序三：

一次拉伸，成型设备穿过定位孔11后进行一次拉伸，以使坯料1形成基板部21、第一翻折部23和第一台阶部24；其中第一翻折部23的高度H₁大于产品上翻边102的高度h，定位孔11位于第一台阶部24内。其中一次拉伸形成的基板部21和第一翻折部23的夹角α=90°

本工序是本方法的关键步骤，拉伸高度高于上翻边高度的设置，可以减少坯料因二次成型导致开裂，变薄等问题，而且该拉伸方式可以保证型面（即第一翻折部）一致性，将变化量留到废料区（即第一台阶部），同时也解决了翻边高度不够和多次拉伸形成的折印问题。

另外，作为工序二的后置工序，从工序二到工序三时，第一翻折部23的变薄率需控制在一定范围内（本实施设定为30%）。基于此本实施例对工序二到工序三时的参数关系进行了设定，如图3至图5所示，具体为

。在上述公式中，限定的是H₁、H₂ 和β的关系，三者的关系实际由变薄率所决定，即在上述公式中，本质限定了变薄率下限为 1-0.5=0.5，上限为不超过1。具体的说，假定第一翻折部完全由弯折部拉伸成型，两者的体积应是相同的，又可知两者在水平方向上的周长也是相同的，设定第一翻折部的厚度为D₁，弯折部的厚度为D₂，简单推导可知，弯折部的长度等于

，D₁·H₁=D₂·

，变薄率为

，本实施设定变薄率为30%，D₁=0.7D₂，H₁=

，再试验得出β=30°，

。基于上述参数关系，在本成型方法进行参数设计时，先确定变薄率，以及与产品高度h呈正比例关系的H₁，再试验得出弯折部的夹角β（即拉伸时不发生开裂的最大角度），最后通过上述公式计算出H₂，从而确定工序二的“打弯量”。

工序四：

一次修边，如图6所示，对第一翻折部23和第一台阶部24的交界处进行冲裁，以使第一台阶部24从第一翻折部23上裁切下来。同时定位孔11是在第一台阶部24上，属于废料区，直接裁切对最终产品不会有影响。

工序五：

一次翻边，如图7所示，对修边后的第一翻折部23进行翻边整形。

值得一提的是，本工序翻边后基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₃，而工序二中基板部和弯折部之间形成有圆角R₁，工序三中基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₂，三个圆角满足R₁＞R₂＞R₃。本实施例中R₁=15mm，R₂=10mm，R₃=3mm。可以理解的是，在拉伸的过程中，圆角位置处于应力集中点；并且圆角的尺寸越小，在拉伸时材料与模具的接触面积越小，故而材料的减薄率越大，即材料越容易开裂。所以本成型方法为了避免材料变薄开裂，在进行打弯时，将基板部和弯折部之间的圆角设置的较大，故而可以方便进行拉伸，同时还可以增加材料与模具的接触面积以降低材料的减薄率，而在后续的拉伸及整形过程中，只需对圆角进行依次缩小的翻卷拉伸成型，故而该过程为圆角的翻卷过程，相比较直接的拉伸变形过程，可以有效的降低材料的减薄率，降低开裂的可能性。

工序六：

二次拉伸，如图7所示，对基板部21进行二次拉伸，以在基板部21上形成第二翻折部25和第二台阶部26。如图9所示，其中第二翻折部25在竖直方向上具有圆弧段251、直线段252和翻直段253，直线段252两端分别连接圆弧段251和翻直段253，圆弧段251连接基板部21，翻直段253连接第二台阶部26；如图8所示，第二翻折部25在水平方向上具有长边段254、短边段255和拐角段256，长边段254通过拐角段256连接短边段255，拐角段256呈圆弧形结构。

值得一提的是，工序五和工序六均是沿竖直方向冲压，可以在同一个冲压设备上同步完成。

工序七：

一次冲孔，如图10所示，对基板部21进行一次冲孔，以在基板部21上形成两个基准孔27；后续工序均以基准孔27作为基准定位，从而保证基准的一致性。可以预见的是，基准孔27在产品上仍可以作为连接孔105。

工序八：

二次修边，如图11和图12所示，成型设备穿过基准孔27进行定位，并对第二翻折部25和第二台阶部26的交界处进行冲裁，以使第二台阶部26从第二翻折部25上裁切下来，具体是将第二台阶部26沿着翻直段253裁切下来；成型设备穿过基准孔27进行定位，并分别对基板部21和第一翻折部23进行冲裁，以使基板部21形成发动机安装板100的基板101，第一翻折部23形成发动机安装板100的上翻边102；其中第二翻折部25修边和基板部21修边同步进行，完成后再进行第一翻折部23的二次修边。

工序九：

二次翻边，如图9、图13和图14所示，对修边后的第二翻折部25进行翻边整形，以使第二翻折部25形成发动机安装板100的下翻边103，具体是将翻直段253翻边整形，以使直线段252和翻直段253共线；同时对基板部21进行拉伸，以在基板部21上成型产品的接合部104。

本工序中长边段和短边段的翻边没有任何难度，其难点在于拐角段的翻边。具体的说，由于拐角段为圆弧形，可以预见的是，翻直段向下翻折时，在拐角段会发生拉伸变形，尤其在拐角段的中间位置，变形量是最大的，很容易发生开裂。基于此，本工序中拐角段在翻边时，同步冲压形成波浪形结构，以减小翻直段在拐角段中间位置的变形量，降低翻直段开裂的可能性，实现对圆角的补偿。同时，本实施例还设定了圆弧形结构时的弧长为L₁，波浪形结构时的总长为L₂，L₂等于或略小于L₁。而且，设定波浪形结构包括多段连接的圆弧，相邻圆弧的连接处冲压形成圆角。

具体到本产品，如图8和图15所示，长边段和短边段的夹角γ=90°，圆弧形结构的半径为R，计算可得圆弧形结构的弧长

；如图16所示，在工序九的设计上，本实施例以圆弧形结构两条半径作为直径作两个圆Q1和Q2，两个圆相交的圆弧P1和P2形成波浪形结构，波浪形结构时的总长为L₂为圆弧P1和P2的弧长之和，通过简单的几何计算可知

，从而满足设计要求。更进一步优化，如图17所示，在上述相交圆弧P1和P2的基础上，在圆弧形结构的平分线与弧线的交点处作圆Q3，圆Q3分别与圆Q1和Q2相切，圆弧 P1、P2和P3构成波浪形结构，通过简单的几何计算可知此时L2略小于L1，符合设计要求。可以预见的是，圆弧P1和圆弧P2之间通过圆弧P3平滑连接，可以进一步优化结构，进一步避免翻直段在拐角段处发生开裂。

工序十：

二次冲孔，如图18所示，成型设备穿过基准孔27进行定位，并对基板部21进行二次冲孔，以在基板部21上形成多个安装孔28。安装孔28是作为产品的连接孔105。

如图19和图20所示，在上述工序三中需要通过拉伸模具进行一次拉伸，本实施例的拉伸模具包括凸模3和凹模4，凸模3和凹模4之间具有型腔5，凸模3上凸起设置有定位销31，定位销31适于穿过定位孔11；坯料1适于穿过定位销31并放置于凸模3上，凹模4适于从上往下靠近凸模3进行冲压，进而成型处于型腔5上端的第一台阶部24，处于型腔5下端的基板部21，以及沿上下方向拉伸并连接第一台阶部24和基板部21的第一翻折部23。其中定位销31的设置，以及拉伸高度的设置是本设备能实施一次拉伸的关键之所在。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S200：一次拉伸，成型设备穿过定位孔后进行一次拉伸，以使坯料形成基板部、第一翻折部和第一台阶部；其中第一翻折部的高度H₁大于发动机安装板的上翻边的高度h，定位孔位于第一台阶部内；

S400：一次翻边，对修边后的第一翻折部进行翻边整形；

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S200中，一次拉伸形成的基板部和第一翻折部的夹角α=90°；在一次拉伸之前还包括步骤S201：预打弯，将坯料冲压形成基板部和弯折部，基板部和弯折部的夹角β＜90°，弯折部的高度H₂＜H₁。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S200和步骤S201中，15°≤β≤45°，

。

4.根据权利要求2所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S201中基板部和弯折部之间形成有圆角R₁，上述步骤S200中基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₂，上述步骤S400中整形后的基板部和第一翻折部之间形成有圆角R₃，R₁＞R₂＞R₃。

5.根据权利要求1所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S500中，第二翻折部在竖直方向上具有圆弧段、直线段和翻直段，直线段两端分别连接圆弧段和翻直段，圆弧段连接基板部，翻直段连接第二台阶部；上述步骤S700中，将第二台阶部沿着翻直段裁切下来；上述步骤S800中，将翻直段翻边整形，以使直线段和翻直段共线。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S500中，第二翻折部在水平方向上具有长边段、短边段和拐角段，长边段通过拐角段连接短边段，拐角段呈圆弧形结构，圆弧形结构的弧长为L₁；上述步骤S800中，拐角段在翻边时，同步冲压形成波浪形结构，波浪形结构的总长为L₂，L₂等于或小于L₁。

7.根据权利要求6所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S800中，波浪形结构包括多段连接的圆弧，相邻圆弧的连接处冲压形成圆角。

8.根据权利要求1所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S400和上述步骤S500同步进行；上述步骤S700中，第二翻折部修边和基板部修边同步进行，完成后再进行第一翻折部的二次修边。

9.根据权利要求1所述的一种汽车发动机安装板的成型方法，其特征在于：上述步骤S800中，同时对基板部进行拉伸，以在基板部上成型接合部。

10.一种汽车发动机安装板的成型设备，其特征在于：适于根据权利要求1至9任一权利要求所述的成型方法，成型发动机安装板；所述成型设备包括拉伸模具，所述拉伸模具适于在上述步骤S200中成型基板部、第一翻折部和第一台阶部，所述拉伸模具包括凸模和凹模，所述凸模和凹模之间具有型腔，所述凸模上凸起设置有定位销，所述定位销适于穿过定位孔；坯料适于穿过所述定位销并放置于所述凸模上，所述凹模适于从上往下靠近所述凸模进行冲压，进而成型处于所述型腔上端的所述第一台阶部，处于所述型腔下端的所述基板部，以及沿上下方向拉伸并连接所述第一台阶部和所述基板部的第一翻折部。