CN115007744B - 一种加强板的双向弯折成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种加强板的双向弯折成型工艺,包括如下工序步骤:S100:从板材上冲裁出所需的坯料;S200:对坯料的两侧进行预弯折,以使得坯料的两侧成型出夹角为α的第一弯折部;此时α小于90°;S300:对坯料的一端进行弯折,以使得坯料的端部成型出第二弯折部;S400:继续对坯料的两侧进行弯折直至夹角α的值为90°,以使得第一弯折部被弯折成连接部,第二弯折部被弯折成搭边;S500:对坯料进行修剪以得到所需的加强板产品。本申请通过将传统的弯折工艺改变为预弯折和弯折工艺,并且在预弯折和弯折工序之间进行搭边的翻边工序。从而可以有效的降低翻边时,搭边与第一弯折部相交处的变薄率。
Description
技术领域
本申请涉及汽车零部件加工技术领域,尤其是涉及一种汽车底盘零件的成型工艺。
背景技术
如图5所示为现有的一种用于汽车底盘的加强板10的产品结构示意图;加强板10的两侧设置有弯折角度为90°的连接部12,加强板10的一端设置有弯折角度也为90°的搭边13;并且搭边13和连接部12的弯折方向反向或垂直。
传统的成型工艺在加工上述的加强板10时,基本都是通过两次工序将搭边130和连接部12直接成型出,这就会导致搭边13和连接部12的弯折交错处的变薄率可以达到50%以上,进而使产品直接开裂。所以,现在急需一种新的加强板10的成型工艺。
发明内容
本申请的其中一个目的在于提供一种能够满足产品强度高、搭接要求高和变薄要求高的悬置支架的成型工艺。
为达到上述的目的,本申请采用的技术方案为:一种加强板的双向弯折成型工艺,包括如下工序步骤:
S100:落料,从板材上冲裁出所需的坯料;
S200:预弯折,对所述坯料的两侧进行预弯折,以使得所述坯料的两侧成型出夹角为α的第一弯折部;此时α小于90°;
S300:翻边,对所述坯料的一端进行弯折,以使得所述坯料的端部成型出第二弯折部;
S400:弯折,继续对所述坯料的两侧通过塑性延展以进行至少一次的弯折,直至夹角α的值为90°,以使得所述第一弯折部被弯折成连接部,所述第二弯折部被弯折成搭边;
S500:修边,对所述坯料进行修剪以得到所需的加强板产品。
优选的,在步骤S200中所述坯料的两侧以圆角R1进行预弯折,圆角R1对于的弧长为X1;在步骤S400中,所述坯料的两侧以圆角R2进行弯折,圆角R2对应的弧长为X3;其中,X1=X3,R2<R1。
优选的,在步骤S200中所述坯料的两侧以圆角R1进行预弯折,圆角R1对于的弧长为X1;在步骤S400中,所述坯料的两侧以圆角R2进行弯折,圆角R2对应的弧长为X3;其中,X1>X3,R2<R1。
优选的,设步骤S300中通过翻边工序形成的所述第二弯折部的弯折长度为L;则弧长X1的值小于设定的上限值Xmax,Xmax=X3+(πL-2αL)/4。
优选的,所述第一弯折部的长度等于连接部的长度;从而在进行步骤S400时,所述坯料适于将所述第一弯折部对应的弯折区域中,远离所述第一弯折部的部分弯折区域通过塑性延展至垂直于所述第一弯折部。
优选的,所述第一弯折部的长度小于连接部的长度;从而在进行步骤S400时,所述坯料适于将所述第一弯折部对应的弯折区域中,靠近所述第一弯折部的部分弯折区域通过塑性延展至平齐于所述第一弯折部,以使得完成步骤S400后的所述第一弯折部长度等于连接部的长度。
优选的,在步骤S200中,夹角α的值为20°至45°。
优选的,所述坯料包括废料区;在步骤S500中,通过对所述废料区的裁剪,以成型出加强板上的弧形内凹部。
优选的,所述坯料在步骤S100中同步冲压出多个定位孔,以使得在后续的步骤中通过所述定位孔对坯料进行定位加工。
优选的,所述定位孔包括第一定位孔和调整孔,所述坯料在进行成型加工的过程中通过所述第一定位孔和所述调整孔进行定位。
优选的,所述定位孔还包括至少一个第二定位孔;所述第二定位孔均设置于所述废料区;从而在步骤S500之前,所述坯料通过所述第一定位孔和/或所述调整孔以及至少一个所述第二定位孔进行定位;在步骤S500中,所述坯料通过所述第一定位孔以及所述调整孔进行定位。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:
本申请通过将传统的弯折工艺改变为预弯折和弯折工艺,并且在预弯折和弯折工序之间进行搭边的翻边工序。从而可以有效的降低翻边时,搭边与第一弯折部相交处的变薄率,进而提高加强板危险部位的结构强度,以避免开裂。
附图说明
图1为本发明的整体工艺流程图。
图2为本发明中落料后的坯料结构示意图。
图3为本发明中坯料进行预折弯后的结构示意图。
图4为本发明中坯料进行翻边后的结构示意图。
图5为本发明中坯料进行弯折后的结构示意图。
图6为本发明中加强板的结构示意图。
图7为本发明中第一弯折部进行弯折的其中一个实施例的局部简易示意图。
图8为本发明中第一弯折部进行弯折的另一个实施例的局部简易示意图。
图9为本发明中第一弯折部进行弯折的再一个实施例的局部简易示意图。
图10为本发明中坯料在冲压装置中进行加工的俯视方向结构示意图。
图11为本发明中坯料在冲压装置中进行加工的正视方向剖视图。
加强板10、内凹部11、连接部12、搭边13、坯料100、废料区110、第一弯折部120、第二弯折部130、第一定位孔210、调整孔220、第二定位孔230、底座31、成型模组32、定位销33。
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。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的其中一个优选实施例,如图1至图11所示,一种加强板的双向弯折成型工艺,包括如下工序步骤:
S100:落料,工作人员可以手动或通过机械装置将用于生产的板材输送至第一冲裁装置内,使得第一冲裁装置对板材进行冲裁,以得到后续加工所需的坯料100。
S200:预弯折,步骤S100中得到的坯料100送入第一冲压装置中,使得第一冲压装置对坯料100的两侧进行弯折,进而可以于坯料100的两侧成型出夹角为α的第一弯折部120;此时α的值小于90°。
S300:翻边,将步骤S200中完成预弯折后的坯料100送入第二冲压装置中,使得冲压装置对坯料100的一端进行弯折,从而可以于坯料100的端部成型出第二弯折部130。
S400:弯折,将步骤S300中完成翻边后的坯料100送入第三冲压装置中,使得第三冲压装置再次对坯料100的两侧通过塑性延展以进行至少一次的弯折,直至弯折至坯料100两侧的第一弯折部120的夹角α的值为90°,从而第一弯折部120可以被弯折成所需的加强板10产品的连接部12,第二弯折部130被弯折成所需的加强板10产品的搭边13。
S500:修边,将步骤S400中完成弯折后的坯料100送入第二冲裁装置中,使得第二冲裁装置对坯料100进行修剪,进而得到所需的加强板10产品。
可以理解的是,由图6可知,加强板10的搭边13和连接部12的弯折处存在相交重叠的区域A。故而,坯料100在进行弯折成型出加强板10时,区域A对应的位置的形变量最大,属于坯料100弯折成型的最危险区域;即区域A对应的位置在坯料100进行弯折加工过程中的变薄率最大。所以,本工艺若是能够保证区域A对应的位置在坯料100进行弯折过程中的变薄率符合安全生产要求,则坯料100其他区域必然能够同样满足。
由变薄率的定义可知,变薄率为材料变形前后的厚度变化率。为了方便后续的阐述以及理解,可以用公式进行通俗的解释:S1·t1=S2·t2;其中,S1为材料变形前的一侧面积,S2为材料变形后的一侧面积,t1为材料变形前的厚度,t2为材料变形后的相对厚度。即,材料的变形前后的体积是不变的。为了方便后续的理解和计算,本申请可以通过材料在变形前后的面积变化来体现材料的厚度变化;即,材料变形后的面积S2变大,则材料变形后的厚度t2减小,故而材料发生了变薄,且变薄率σ=(1-S1/S2)·100%。
下面可以通过具体的计算过程进行解释:
设加强板10中区域A靠近连接部12的边缘弧长为X3,远离连接部12的边缘弧长为X4,搭边13对应于区域A侧部的延伸长度,即第二弯折部130的弯折长度为L。
一、若本申请中的加强板10通过传统工艺进行成型。则坯料100先进行翻边后直接进行90°的弯折,从而坯料100在进行弯折前区域A对应位置的面积SA1=X3·L,坯料100在进行弯折后的区域A对应的面积SA2=(X4 2-X3 2)/π。
可以理解的是,弧长X3和X4的对应圆的圆心是同心的,从而区域A的面积SA2可以看作为四分之一弧长为X4的圆的四分之一面积减去四分之一弧长为X3的圆的四分之一面积。通过弧长X3,可以反求其对应圆的半径为2X3/π;通过弧长X4,可以反求其对应圆的半径为2X4/π;进而带入圆环的面积计算公式可以得到SA2=(X4 2-X3 2)/π,并且2X4/π=2X3/π+L。
一般的,可以取X3=9.8mm,L=10mm,则X4=25.5mm;将参数带入上述的公式中,可以求得SA1=98mm2,SA2≈176.5 mm2;进而得到传统弯折工艺下的区域A处的变薄率为σ1=(1- SA1/SA2)·100%≈44.5%。
二、若本申请中的加强板10采用预弯折和弯折两次工序进行成型。
当坯料100在预弯折后完成翻边时,设区域A的对应位置的内侧弧长为X1,外侧弧长为X2。则坯料100在进行翻边前区域A对应位置的面积为SB1=X1·L,坯料100在完成翻边后区域A对应位置的面积为SB2=(X2 2-X1 2)/(2α);其中,X2/α=L +X1/α,α为弧度制。
从而可以得到此时区域A对应位置的变薄率为:σ21=(1- SB1/ SB2)·100%。将X2/α=L +X1/α带入至σ21中可以化简得到:σ21=[(α2L2)/(2X1αL+α2L2)] ·100%。由化简后的结果可知,变薄率σ21是关于α的单调递增函数。
具体的,假设函数f(x)=Ax2/(Bx+ Ax2),则1/ f(x)=(Bx+ Ax2)/ Ax2=1+B/(Ax);其中,A和B为大于0的定值常数。则由1/ f(x)=1+B/(Ax)可明显得知,1/ f(x)为单调递减函数。从而f(x)为单调递增函数,即σ21是关于α的单调递增函数。
由变薄率σ21=[(α2L2)/(2X1αL+α2L2)] ·100%的单调性可知,随着α的增大,变薄率逐渐增大。故而在预弯折时,可以尽可能的选取较小的α,但α取值过小,则预弯折工艺变的无异议;而α取值过大,则会导致预弯折工艺时产生的变薄率过大。一般的,此时α的取值为20°至45°,可以优选为30°,即弧度制的夹角α=π/6。
下面可以通过具体的参数进行阐述,在进行设定参数时,X1的取值存在两种情况。
情况一:在进行预弯折工序时,X1的取值等于X3的值,即X1=9.8mm;从而将X1带入上述的变薄率σ21中,可以得到此时变薄率σ21=[(π/6)2·102/(2·9.8·π/6·10+(π/6)2·102)] ·100%≈20.4%。其中,SB1=98mm2,SB2≈123.15 mm2。
随后在进行弯折工序时,X3=X1=9.8mm,则X4=25.5mm,此时区域A对应的面积SB3=SA2≈176.5 mm2;进而坯料100在弯折的过程中,对应的变薄率σ22=(1- SB2/ SB3)·100%≈30.2%。
具体的,对于上述的情况一,可以理解为:在步骤S200中坯料100的两侧以圆角R1进行预弯折;在步骤S400中,坯料100的两侧以圆角R2进行弯折;且圆角R2的值要小于圆角R1的值,以保证坯料100在步骤S400中进行弯折时,第一弯折部120对应的弯曲位置的弧长保持不变,即X1始终等于X3。并且,在步骤S400中,坯料100进行弯折时,可以是一次性弯折,也可以是分多次的弯折,直至夹角α的值为90°。
可以理解的是,情况一相对于传统的成型工艺,可以将坯料100的一次弯折成型变为在进行翻边前的一次预弯折以及翻边后的至少一次弯折。通过一次预弯折后再进行翻边,可以将传统工艺成型时的变薄率由44.5%降低至20.4%,从而可以有效的提高坯料100在翻边时区域A对应位置的结构强度,进而有效的避免坯料100的开裂。
同时,在完成翻边后再通过至少一次弯折将坯料100两侧的第一弯折部120弯折成所需的连接部12,可以将翻边时产生的应力进行释放,通过坯料100翻边时应力的释放,可以提高坯料100的延展性,进而在步骤S400中进行坯料100的弯折时,可以进一步的降低变薄率对坯料100结构性能的影响,以降低或避免坯料100开裂。
并且,在步骤S400中进行坯料100的弯折时,区域A对应位置的面积增加并不仅仅是自身变薄,还包括坯料100于区域A对应位置的相邻区域的材料进行塑形延展的面积。即步骤S400中,坯料100在进行弯折时的实际变薄率是远小于上述的变薄率σ22的。
情况二:在进行预弯折工序时,X1的取值大于X3的值;可以设X1=12mm,则X2≈17.23mm,进而对应的SB1=120mm2,SB2≈146 mm2,变薄率σ21=(1- SB1/ SB2)·100%≈17.8%。
随后在进行弯折工序时,由于X3=9.8mm,X4=25.5mm,且此时区域A对应的面积SB3=SA2≈176.5 mm2;则此时对应的变薄率σ22=(1- SB2/ SB3)·100%≈17.3%。
还可以设X1=14mm,则X2≈19.23 mm,进而对应的SB1=140mm2,SB2≈166 mm2,变薄率σ21=(1- SB1/ SB2)·100%≈15.7%。
随后在进行弯折工序时,由于X3=9.8mm,X4=25.5mm,且此时区域A对应的面积SB3=SA2≈176.5 mm2;则此时对应的变薄率σ22=(1- SB2/ SB3)·100%≈6%。
由X1的两次取值可知,随着X1取值的逐渐增大,坯料100在完成预弯折以及弯折工序后的变薄率逐渐减小。但X1的取值存在上限值Xmax,即X1的取值超过上限后,在进行弯折工序时,区域A位置的面积需要进行反向收缩,但材料的变薄过程一般是不可逆的,故而在进行X1的取值时,X1要小于Xmax。
可以理解的是,当X1= Xmax时,SB3=SB2;则Xmax=X3+(πL-2αL)/4。通过具体参数X3=9.8mm,L=10mm,α=π/6;可以求得Xmax≈15.03mm。
由上述的计算过程可以得知,通过在预弯折工序中将第一弯折部120弯曲位置的弧长X1设置的大于后续连接部12对应弯曲位置的弧长X2,可以极大的降低坯料100在预弯折工序以及弯折工序中的变薄率,进而极大的提高坯料100在弯折时的结构强度以及加强板10成型后的结构强度。
具体的,对于上述的情况二,可以理解为:在步骤S200中坯料100的两侧以圆角R1进行预弯折;在步骤S400中,坯料100的两侧以圆角R2进行弯折;且圆角R2的值要远小于圆角R1的值,以保证坯料400在步骤S400中进行弯折时,第一弯折部120对应的弯曲位置的弧长逐渐缩短,直至由X1缩短至X3。
本实施例中,对于情况二中进行步骤S400时,第一弯折部120对应的弯曲位置的弧长由X1缩短至X3,有下述的两种实施方式。
实施方式一:第一弯折部120的长度等于连接部12的长度。从而在进行步骤S400时,坯料100可以将第一弯折部120对应的弯折区域中,远离第一弯折部120的部分弯折区域通过塑性延展至垂直于第一弯折部120,以实现缩短弧长X1至X3。
具体的,如图7和图10所示,在进行步骤S400的弯折工序时,用于弯折坯料100的第三冲压装置中的成型模组32对应圆角为R2,R2的圆心位置相比较第一弯折部120对应弯折区域的圆角R1的圆心位置,在竖直方向上向坯料100靠近,在水平方向上向第一弯折部120靠近。
实施方式二:第一弯折部120的长度小于连接部12的长度。从而在进行步骤S400时,坯料100可以将第一弯折部120对应的弯折区域中,靠近第一弯折部120的部分弯折区域通过塑性延展至平齐于第一弯折部120,从而在实现缩短弧长X1至X3的同时,可以使得第一弯折部120的长度增加以成为所需的连接部12。
具体的,如图8至图10所示,在进行步骤S400的弯折工序时,用于弯折坯料100的第三冲压装置中的成型模组32对应圆角为R2,R2的圆心位置相比较第一弯折部120对应弯折区域的圆角R1的圆心位置,在竖直方向上向坯料100靠近,在水平方向上可以向第一弯折部120的靠近,也可以和圆角R1重合,还可以向背离第一弯折部120的方向进行靠近;具体的位置可以根据第一弯折部120的长度进行确定。
若第一弯折部120和对应弧长X1的总长大于连接部12和对应弧长X3的总长,则圆角R2对应的圆心位置相比较圆角R1在水平方向上向第一弯折部120靠近。若第一弯折部120和对应弧长X1的总长等于连接部12和对应弧长X3的总长,则圆角R2对应的圆心位置在水平方向圆角R1重合。若第一弯折部120和对应弧长X1的总长小于连接部12和对应弧长X3的总长,则圆角R2对应的圆心位置相比较圆角R1在水平方向上向背离第一弯折部120的方向偏移。
本申请的其中一个实施例,如图1和图5所示,加强板10上设置有弧形的内凹部11;若是直接在步骤S100的落料工序中直接冲裁出内凹部11,则会导致坯料100存在单薄区域,进而在后续预弯折、翻边以及弯折工序中导致坯料100的整体刚度不足,进而导致坯料100容易发生变形。所以,在步骤S100的落料工序中冲裁出的坯料100可以包括有废料区110,通过废料区110可以保证后续坯料100成型加工过程中不变形,并且在步骤S500的修边工序中通过将废料区110修剪去除以得到所需的内凹部11。
本申请的其中一个实施例,如图1至图4以及图9和图10所示,坯料100进行预弯折、翻边、弯折以及修边工序时,均需要进行定位。故而,在坯料100进行落料工序时,可以通过第一冲裁装置直接同步冲裁出多个定位孔,以便于后续工序中进行定位。
本实施例中,如图2、图10和图11所示,定位孔包括第一定位孔210和调整孔220;从而坯料100在冲压装置以及第二冲裁装置中进行成型加工时,可以通过第一定位孔210和调整孔220与定位销33进行定位配合。并且在修边工序后,第一定位孔210和调整孔220需要进行保留,以便于后续加强板10的安装。
可以理解的是,第一定位孔210和调整孔220均设置于坯料100远离废料区110的一侧,从而在坯料100在冲压装置中进行成型加工时,坯料100远离第一定位孔210和调整孔220一侧的定位并不稳定,进而导致最终成型的加强板10不满足使用要求。
本实施例中,如图2至图6以及图10和图11所示,定位孔还包括至少一个第二定位孔230,第二定位孔230均设置于废料区110。从而在步骤S500之前,坯料100通过第一定位孔210和/或调整孔220以及至少一个第二定位孔230进行多点定位,从而可以提高坯料100在进行成型加工时的稳定性。在步骤S500中,坯料100通过第一定位孔210以及调整孔220进行定位,随后通过第二冲裁装置将废料区110连同第二定位孔230修剪去除,以得到所需的加强板10。
可以理解的是,本申请中的冲压装置和冲裁装置均为现有技术,如图10和图11所示,一般都包括底座31、成型模组32、定位销33以及冲头;成型模组32可拆卸的安装于底座31,定位销33安装于底座31并穿过成型模组32位于成型模组32形成的成型腔内;从而在进行成型加工时,坯料100可以放置于成型模组32内并通过定位孔与定位销33进行配合,随后通过冲头对坯料100进行冲压或冲裁。对于坯料100的不同成型工序,成型模组32的结构不同,以满足成型所需即可。
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 (8)
1.一种加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:加强板的两侧设置有弯折角度为90°的连接部,加强板的一端设置有弯折角度也为90°的搭边;并且搭边和连接部的弯折方向反向或垂直;加强板的搭边和连接部的弯折处存在相交重叠的区域A;加强板的成型包括如下工序步骤:
S100:落料,从板材上冲裁出所需的坯料;
S200:预弯折,对所述坯料的两侧进行预弯折,以使得所述坯料的两侧成型出夹角为α的第一弯折部;此时α小于90°;
S300:翻边,对所述坯料的一端进行弯折,以使得所述坯料的端部成型出第二弯折部;
S400:弯折,继续对所述坯料的两侧通过塑性延展以进行至少一次的弯折,直至夹角α的值为90°,以使得所述第一弯折部被弯折成连接部,所述第二弯折部被弯折成搭边;
S500:修边,对所述坯料进行修剪以得到所需的加强板产品;
在步骤S200中所述坯料的两侧以圆角R1进行预弯折,圆角R1对应的弧长为X1;在步骤S400中,所述坯料的两侧以圆角R2进行弯折,圆角R2对应的弧长为X3;其中,X1>X3,R2<R1。
2.如权利要求1所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:设步骤S300中通过翻边工序形成的所述第二弯折部的弯折长度为L;则弧长X1的值小于设定的上限值Xmax,Xmax=X3+(πL-2αL)/4。
3.如权利要求1所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:所述第一弯折部的长度等于连接部的长度;从而在进行步骤S400时,所述坯料适于将所述第一弯折部对应的弯折区域中,远离所述第一弯折部的部分弯折区域通过塑性延展至垂直于所述第一弯折部。
4.如权利要求1所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:所述第一弯折部的长度小于连接部的长度;从而在进行步骤S400时,所述坯料适于将所述第一弯折部对应的弯折区域中,靠近所述第一弯折部的部分弯折区域通过塑性延展至平齐于所述第一弯折部,以使得完成步骤S400后的所述第一弯折部长度等于连接部的长度。
5.如权利要求1-4任一项所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:在步骤S200中,夹角α的值为20°至45°。
6.如权利要求1所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:所述坯料包括废料区;在步骤S500中,通过对所述废料区的裁剪,以成型出加强板上的弧形内凹部。
7.如权利要求6所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:所述坯料在步骤S100中同步冲压出多个定位孔,以使得在后续的步骤中通过所述定位孔对坯料进行定位加工。
8.如权利要求7所述的加强板的双向弯折成型工艺,其特征在于:所述定位孔包括第一定位孔、调整孔以及至少一个第二定位孔;所述第二定位孔均设置于所述废料区;从而在步骤S500之前,所述坯料通过所述第一定位孔和/或所述调整孔以及至少一个所述第二定位孔进行定位;在步骤S500中,所述坯料通过所述第一定位孔以及所述调整孔进行定位。
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