CN115673111A - 具有倒置筋几何形状的可控和可调整的冲压拉延筋 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“具有倒置筋几何形状的可控和可调整的冲压拉延筋”。一种成形模具包括具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件。所述凸筋和所述凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中所述凸筋具有凹槽并且所述凹筋具有与所述凹槽互补的突出部，使得当所述凸筋延伸到所述凹筋中时，所述突出部与所述凹槽对准。另外，所述突出部可在所述凹筋内实时地调整。一种具有所述第一模具部件和所述第二模具部件的冲压机具有控制单元，所述控制单元被配置为根据待冲压的一个或多个坯料和/或已经冲压的一个或多个坯料的机械性质测试数据、宽度测试数据、厚度测试数据、润滑测试数据和/或图像传感器模块数据实时地调整所述突出部。

Description

具有倒置筋几何形状的可控和可调整的冲压拉延筋

技术领域

本公开涉及成形模具，并且具体地涉及用于控制流入量的成形模具筋。

背景技术

本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

成形模具使金属板坯料(也称为“坯料”)塑性变形为期望的形状或轮廓，并且用于制造各种零件或部件，诸如车辆发动机罩、门板和护板等。在一些成形模具中，“筋”是用于控制面板在成形操作期间发生变形的金属流的设计特征并且包括在其中。特别地，筋在成形操作期间增强了面板的“面板拉伸”，并且由此在诸如抗凹性、尺寸稳定性和表面形貌等属性方面提高了面板质量。

传统的筋具有凹筋部分(在本文中被简称为“凹筋”)和互补的凸筋部分(在本文中被简称为“凸筋”)，使得面板在成形操作期间流入凹筋中并且围绕凸筋流动。另外，凸筋的深度以及凹筋和凸筋两者的半径是设定或控制成形操作期间面板上的约束力的几何参数。特别地，增大凹筋的深度和/或减小凹筋和凸筋的半径增大了成形操作期间面板上的约束力。然而，面板的厚度和机械性质限制了凸筋的深度以及凹形模具和凸形模具的半径。因此，使用具有“双筋”的成形模具来提供这种期望的约束力。

另外，金属板面板的性质可能因批次而异，因此导致用给定的一组成形模具形成的部件的变型。

本公开解决了具有筋的成形模具的这些问题以及与成形模具相关的其他问题。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

在本公开的一种形式中，一种成形模具包括具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件。凸筋和凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中凸筋具有凹槽并且凹筋具有与凹槽互补的突出部，使得当凸筋延伸到凹筋中时，突出部与凹槽对准。另外，突出部可在凹筋内实时地调整。

在一些变型中，突出部沿着凹筋的长度延伸并且具有至少一个狭槽。在此类变型中，成形模具包括附接构件，所述附接构件至少部分地延伸穿过至少一个狭槽，使得突出部可移动地捕获在凹筋内。在至少一个变型中，至少一个狭槽在横向方向上延伸穿过突出部，并且附接构件垂直于突出部的行进方向延伸。另外，第二模具部件可以包括在凹筋的一侧上的第一孔口和在凹筋的另一侧上与第一孔口同轴的第二孔口，并且附接构件可以延伸穿过第二模具部件的第二孔口、穿过突出部的至少一个狭槽，并且与凹筋的另一侧上的第二孔口机械地接合。例如，在一些变型中，附接构件是带螺纹的紧固件，第二孔口是螺纹孔，并且带螺纹的紧固件延伸穿过第二模具部件的第一孔口、穿过突出部的至少一个狭槽，并且与凹筋的另一侧上的螺纹孔螺纹式接合。

在至少一个变型中，突出部具有在凹筋内的第一位置以及在凹筋内的第二位置，所述第一位置被配置用于预定义生产窗口内的最大目标流入量，所述第二位置被配置用于预定义生产窗口内的最小目标流入量。

在一些变型中，包括具有第一模具部件和第二模具部件的冲压机(在本文中也称为“压力机”)，并且控制单元被配置为接收关于待用冲压机进行冲压的坯料的数据。在此类变型中，所述数据是关于待冲压坯料的机械性质测试数据、关于待冲压坯料的宽度测试数据、关于待冲压坯料的厚度测试数据、关于待冲压坯料的进行润滑的润滑测试数据，以及关于待冲压坯料的有限元分析(FEA)对实际拉延比较数据中的至少一者。另外，控制单元被配置为根据所接收的数据实时地调整冲压机的缓冲吨位和冲压速度中的至少一者。替代地或另外地，控制单元被配置为根据所接收的数据实时地调整突出部的位置。在一些变型中，控制单元被配置为实时地将突出部的位置在凹筋内的第一位置与凹筋内的第二位置之间调整，所述第一位置被配置用于预定义生产窗口内的最大目标流入量，所述第二位置被配置用于预定义生产窗口内的最小目标流入量。

在至少一个变型中，提供具有成形模具的冲压生产线。

在本公开的另一种形式中，一种金属板冲压生产线包括坯料宽度测量检测器、坯料厚度测量检测器、润滑测量检测器和被配置为对多个板材坯料进行冲压的冲压机。冲压机包括具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件，并且凸筋和凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中凸筋具有凹槽并且凹筋具有与凹槽互补的突出部，使得当凸筋延伸到凹筋中时，突出部与凹槽对准。另外，突出部可在凹筋内调整。冲压机还包括控制单元，所述控制单元被配置为实时地调整金属板冲压机的缓冲吨位、金属板冲压机的冲压速度和突出部的位置中的至少一者。

在一些变型中，坯料宽度测量检测器被配置为传输关于待冲压坯料的宽度测量数据，坯料厚度测量检测器被配置为传输待冲压坯料的厚度测量数据，并且润滑测量检测器被配置为传输关于待冲压坯料的润滑测量数据。在此类变型中，控制单元被配置为接收关于待冲压坯料的宽度测量数据、关于待冲压坯料的坯料厚度测量数据和关于待冲压坯料的润滑测量数据，并且根据所接收的宽度测量数据、所接收的厚度测量数据和所接收的润滑测量数据实时地调整冲压机的缓冲吨位、冲压机的冲压速度和突出部的位置。

在至少一个变型中，金属板冲压生产线还包括拉延分析相机，所述拉延分析相机被配置为捕获冲压坯料的图像，并且将捕获的图像与冲压坯料的有限元分析进行比较。在此类变型中，拉延分析相机可以被配置为将冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较传输到控制单元。并且在一些变型中，控制单元被配置为接收冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较，并且根据冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较实时地调整冲压机的缓冲吨位、冲压机的冲压速度和突出部的位置。

在一些变型中，控制单元被配置为根据冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较来修改冲压后续坯料的生产窗口。

根据本文中提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1是用于车辆的发动机罩面板的平面图；

图2是根据现有技术的教导的具有筋的成形模具的截面侧视图(没有交叉影线)；

图3是示出根据本公开的教导的影响或限定生产窗口的因素和参数的图；

图4A是根据本公开的一种形式的具有处于第一位置的突出部的成形模具的侧截面图；

图4B是具有处于第二位置的突出部的图4A中的成形模具的侧截面图；

图4C是图4B中的截面'4C'的放大视图；

图5是图4A至图4C中的突出部的透视分离图；

图6是根据本公开的教导的具有凹筋的模具部件的截面图；

图7A是根据本公开的另一种形式的具有处于第一位置的突出部的成形模具的侧截面图；

图7B是具有处于第二位置的突出部的图7A中的成形模具的侧截面图；

图8是根据本公开的教导的压力机系统的框图；以及

图9A是具有施加到表面的期望润滑层的金属板坯料的表面的扫描图；

图9B是具有施加到表面的实际润滑层的金属板坯料的表面的扫描图；

图9C是具有施加到表面的另一实际润滑层的金属板坯料的表面的扫描图；

图10是示出图8中的压力机系统的坯料和数据流的流程图；

图11A是图1中的发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组预定义的冲压机控制参数和等于0.11的摩擦系数形成；

图11B是图1中的发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组预定义的冲压机控制参数和等于0.17的摩擦系数形成；

图11C是图1中的发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组根据本公开的教导调整的冲压机控制参数和等于0.17的摩擦系数形成；

图12A是另一发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组预定义的冲压机控制参数和等于0.11的摩擦系数形成；

图12B是另一发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组预定义的冲压机控制参数和等于0.17的摩擦系数形成；以及

图12C是另一发动机罩面板的平面图的FEA图像，由一组根据本公开的教导调整的冲压机控制参数和等于0.17的摩擦系数形成。

本文中描述的附图仅用于说明目的，而并非意图以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相似或对应的零件和特征。

参考图1，示出了由金属板坯料'B'形成的用于车辆(未示出)的发动机罩面板5。发动机罩面板5包括在至少一对成形模具(图1中未示出)之间形成的若干轮廓6和区域8，所述至少一对成形模具使金属板坯料B塑性变形为如图1中所示的期望形状。换句话说，发动机罩面板5使用冲压或压制过程形成，其中短语“冲压过程”和术语“冲压”是指将呈坯料或卷材形式的大致平坦的金属板放入冲压机中，其中工具和模具表面(即，一对成形模具)将平坦金属板成形为期望的净形状。

应当理解，对诸如发动机罩面板5之类的部件以及用于制造或组装车辆的其他部件的冲压可以是复杂的过程，其包括多个冲压步骤以便获得期望的最终形状。另外，对金属板坯料B的冲压受到诸如冲压之前和/或期间的金属板坯料的屈服强度、冲压之前和/或期间的金属板坯料的极限拉伸强度、冲压之前和/或期间的金属板坯料的延展性、金属板坯料的厚度、冲压之前施加到金属板坯料的润滑类型、金属板坯料的润滑覆盖百分比、冲压之前施加到金属板坯料的润滑层的厚度，以及在一个或多个成形步骤之后的金属板坯料的回弹等变量的影响。并且机械性质(例如，屈服强度、极限拉伸强度、延展性等)和几何尺寸(例如，厚度)可能在金属板坯料之间变化，并且可能在一批金属板坯料与另一批金属板坯料之间变化。因此，开发一种用于在减少误差和减少报废的情况下制造复杂部件(诸如发动机罩面板5)的装配线的稳健的冲压系统和工艺是一项工程挑战。

参考图2，示出了传统的成形模具10的一个示例，所述传统的成形模具具有：第一模具部件110，所述第一模具部件具有凸筋112；以及第二模具部件130，所述第二模具部件具有凹筋132。凸筋112和凹筋132形成筋120。当第一模具部件110与第二模具部件130间隔开(z方向)时，金属板坯料B定位在第一模具部件110与第二模具部件130之间(例如，定位在第二模具部件130上)，使得坯料B延伸跨过成形腔‘C’。并且当坯料B处于期望的位置时，第一模具部件110向下(-z方向)移动并且移动成与坯料B接触，使得坯料B的凸缘或边条部段“f”如图1所示定位并且保持在第一模具部件110与第二模具部件130之间。特别地，坯料B的一部分定位在凸筋112与凹筋132之间。然后，将冲模D移动到成形腔中，使得坯料B被成形为成形腔C。

在将坯料B成形为成形腔C期间，延伸超过(+x方向)筋120的坯料B被拉动(-x方向)到凹筋132中，围绕凸筋112被拉动或弯曲，然后在离开凹筋132时被重新拉直。应当理解，坯料B围绕凸筋112的弯曲以及坯料B在其离开凹筋132时的拉直(-x方向)提供了在成形操作期间增强面板拉伸的约束力。然而，并且如上所述，具有单个筋的传统的成形模具在成形操作期间可能无法提供足够的约束力，这取决于诸如坯料B的材料、制造坯料B所用的材料的性质、坯料B的厚度以及在成形操作期间使用的润滑剂等因素。因此，一些传统的成形模具使用“双筋”(即，彼此相邻的两个筋)来提供期望的约束力。然而，在成形操作期间，此类双筋的使用需要额外的坯料材料，即额外的凸缘部段材料，从而增加了制造成本。

参考图3，示出了影响或限定生产窗口200(也称为“拉延窗口”、“冲压窗口”或“压制窗口”)的各种因素和参数的图20。如本文所使用的，短语“生产窗口”是指产生期望的冲压零件的预定义冲压参数范围。另外，当预定义冲压参数中的一者或多者落在所述范围之外时，不期望的冲压零件形成有不期望的冲压零件的示例，所述不期望的冲压零件包括具有褶皱或起皱的冲压零件、具有不期望的表面光洁度(例如，橘皮表面光洁度)的冲压零件、具有不期望回弹量的冲压零件，以及具有裂纹或断裂的冲压零件等。

在一些变型中，生产窗口200由待冲压坯料B的一个或多个机械性质202、待冲压坯料B的宽度204、待冲压坯料B的厚度206、施加到待冲压坯料B的润滑剂208的量、类型、覆盖面积和/或厚度，和/或在坯料B的冲压期间坯料B的材料流入量210限定。另外，施加到坯料B的润滑剂208的量、类型、覆盖面积和/或厚度可以影响坯料B上的特定位置或区域与成形模具上的与坯料B的特定位置或区域接触并且形成所述特定位置或区域的对应位置之间的局部摩擦系数，从而影响限定的生产窗口200。应当理解，材料流入量(即，材料流入的量)与在坯料的冲压期间由凸筋/凹筋提供的约束力成反比。也就是说，由凸筋/凹筋提供的约束力越大，在坯料的冲压期间发生的材料流入量就越少。例如，无材料流入量对应于100％的约束力，并且无限制的材料流入量对应于0％的约束力。

现在参考图4A至图4C，示出了根据本公开的一种形式的成型模具30。成形模具30包括具有突出部340的筋320。在图4A中示出了具有处于第一位置的突出部340的筋320，并且在图4B中示出了具有处于第二位置的突出部340的筋320。具有筋320的成形模具30包括具有凸筋312的第一模具部件310和具有凹筋332的第二模具部件330。凸筋312具有凹槽316，并且凹筋332具有突出部340。在一些变型中，突出部340与凹槽316互补，使得当凸筋312如图4A和图4B中所示延伸到凹筋332中时，突出部340与凹槽316对准(x方向)。在一些变型中，第二模具部件330包括紧固元件350，所述紧固元件被配置为横向(x方向)延伸穿过突出部340并且将所述突出部固定到第二模具部件330，如下面进一步讨论的。

特别参考图4C，在至少一个变型中，凸筋312包括推动表面314和一对凸筋侧壁318(在本文中也被简称为“一对侧壁318”或“侧壁318”)，所述一对凸筋侧壁从推动表面314延伸到第一模具部件310的主表面311。另外，凹槽316向内(+z方向)延伸到凸筋312中。在一些变型中，凹槽316如图4A和图4B中所示由至少一个凹槽侧壁317和凹槽根部319限定。

在一些变型中，凹筋332包括一对凹筋侧壁338(在本文中也被简称为“一对侧壁338”或“侧壁338”)，所述一对凹筋侧壁从下表面334延伸到第二模具部件330的主表面330m。另外，突出部340从下表面334向上(+z方向)延伸到凹筋332中。

如上所述，在图4A中示出了处于第一位置的突出部340，并且在图4B至图4C中示出了处于第二位置的突出部340。具体地，图4A中的突出部340处于下部(-z方向)位置，并且图4B至图4C中的突出部340处于上部(+z方向)位置。并且如图4B至图4C中所示，处于上部位置的突出部340由定位在凹筋的下表面334与突出部340的下表面348之间的插入件360提供。应当理解，与处于第二位置的突出部340相比，处于第一位置(图4A)的突出部340提供或被配置用于增加被冲压的坯料B的材料流入量。换句话说，与处于第二位置的突出部340相比，处于第一位置的突出部340在突出部340与凸筋312之间提供更大的距离，因此提供更小的约束力。因此，本公开的教导提供了凹筋332内的突出部340的调整，使得调整流入和流出筋320的坯料材料上的约束力。例如，具有不同厚度(z方向)的镶块360用于改变突出部340与凸筋312之间的距离，从而改变被冲压且具有大致相同厚度的坯料B上的约束力。替代地，具有不同厚度(z方向)的镶块360用于改变突出部340与凸筋312之间的距离，因此对被冲压且具有不同厚度的坯料B施加大致恒定的约束力。

参考图5，示出了突出部340的单独视图。在至少一个变型中，由至少一个突出侧壁342和突出冠部344限定突出部340。突出部340具有从下表面348到突出冠部344的长度(y方向)、宽度(x方向)和高度(z方向)，并且在一些变型中，如图5中所示，突出部具有从下表面延伸到突出冠部344的一对侧壁。并且在至少一个变型中，突出部340包括至少一个狭槽346。在一些变型中，至少一个狭槽346具有大于长度(y方向)的高度(z方向)，并且突出部被配置为在凹筋332内上下(+/-z方向)滑动，如下文更详细地讨论。应当理解，突出部的宽度被设定成使得突出部配合或在凹筋332内滑动。还应当理解，虽然图5中所示的突出部340大致是线性的，但不同形状的突出部包括在本公开的教导内。

参考图6，示出了具有凹筋332、紧固元件350但没有突出部340(为了清楚起见)的第二模具部件330。紧固元件350延伸穿过限定侧壁338中的一者的第一部分331并且延伸到限定侧壁338中的另一者的第二部分333中(图4C)。在一些变型中并且如图6中所示，紧固元件350是具有螺纹端352和头端354的螺纹紧固元件350。在此类变型中，第一部分331可以具有孔口331a，所述孔口具有头部内凹部分331b，所述头部内凹部分被配置为使螺纹紧固元件350滑过并且头端354设置和/或安置在头部内凹部分331b中。并且第二部分333包括被配置为与螺纹端352螺纹式接合的螺纹孔口333a。因此，突出部340可滑动且牢固地附接在凹筋332内，其中紧固元件350延伸穿过至少一个狭槽346，如图4A至图4C中所示，并且与第二模具部件330的第二部分333螺纹式接合，如图6中所示。换句话说，突出部340可滑动且牢固地附接在凹筋332内，使得突出部340在凹筋内的位置可用镶块(如图4A至图4C中所示)或经由如下讨论的其他装置和/或装备调整。

现在参考图7A至图7B，示出了根据本公开的另一种形式的成型模具30。成形模具30包括具有倒置筋几何形状的筋320，即具有突出部340的凹筋332。在图7A中示出了具有处于第一位置的突出部340的筋330，并且在图7B中示出了具有处于第二位置的突出部340的筋320。然而，与根据图4A至图4C中所示的形式的成形模具30不同，图7A至图7B中的成形模具30包括致动器370，所述致动器被配置为使突出部340在第一位置与第二位置之间移动。应当理解，致动器370可以是被配置为使突出部在凹筋332内移动的任何类型的致动器，诸如液压致动器、气动致动器、机械驱动致动器等。还应当理解，致动器370被配置为在坯料B的冲压之间和/或在相应坯料B的冲压期间在第一位置与第二位置之间移动突出部340，如下面更详细描述的。换句话说，致动器370被配置为实时地移动突出部340，从而在坯料B的成形期间调整约束力。

现在参考图8，用于对坯料B冲压的系统40的框图。在一些变型中，系统40是金属板冲压生产线40，所述金属板冲压生产线包括具有冲压机控制单元410和成形模具(例如，根据本公开的教导的成形模具)的冲压机400。在至少一个变型中，系统40包括机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430(例如，具有坯料宽度测量检测器)、坯料厚度测量模块440(例如，具有坯料厚度测量检测器)、润滑测量模块450(例如，具有润滑测量检测器)和图像传感器模块460中的至少一者。在一些变型中，系统40包括机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和图像传感器模块460中的至少一者中的两者或更多者。例如，在一些变型中，系统40包括机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和图像传感器模块460中的至少一者中的三者或更多者。并且在至少一个变型中，系统40包括机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和图像传感器模块460中的至少一者。

机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和/或图像传感器模块460与冲压机控制单元410通信，并且冲压机控制单元410被配置为控制冲压机400的操作。例如，在一些变型中，冲压机控制单元410被配置为控制冲压机400的缓冲吨位(也称为“拉延缓冲量”)和速度参数(例如，冲压速度)。

在一些变型中，冲压机控制单元410被配置为控制致动器370，使得在坯料冲压活动或运行期间可调整地控制突出部340的位置。在此类变型中，应当理解，冲压机控制单元被配置为控制用冲压机400冲压的坯料B的材料流入量。

机械性质测量模块420可以包括测量坯料B和/或用于形成多个坯料B的材料片的一个或多个机械性质(例如，硬度、拉伸强度、屈服强度、延展性等)的一个或多个机械性质测量机(例如，拉伸测试机)。在一些变型中，一个或多个机械性质测量机将机械性质测试数据传输到冲压机控制单元410。替代地或除此之外，使用与冲压机控制单元410通信的控制单元输入接口(例如，键盘)手动输入机械性质测试数据。

坯料宽度测量模块430包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为测量待用冲压机400冲压的坯料B的宽度。在一些变型中，一个或多个传感器将测量的宽度数据传输到冲压机控制单元410。另外，坯料厚度测量模块440包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为测量待用冲压机400冲压的坯料B的厚度。在一些变型中，一个或多个传感器将测量的厚度数据传输到冲压机控制单元410。

润滑测量模块450包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为测量施加到待用冲压机400冲压的坯料B的表面的润滑层的百分比覆盖率、覆盖面积或位置和/或厚度。在一些变型中，一个或多个传感器将测量的百分比覆盖率、覆盖面积或位置和/或润滑层厚度的厚度数据传输到冲压机控制单元410。

图像传感器模块460包括一个或多个图像传感器，所述一个或多个图像传感器被配置为捕获已经由冲压机400冲压的坯料B的一个或多个图像。图像传感器的非限制性示例包括电荷耦合装置(CCD)传感器、有源像素(CMOS或NMOS)传感器、激光雷达传感器等。在一些变型中，图像传感器模块460包括一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置为将一个或多个捕获的图像与冲压坯料的FEA分析进行比较。并且在一些变型中，图像传感器模块460将一个或多个捕获的图像与冲压坯料的FEA分析的比较传输到冲压机控制单元410。换句话说，在至少一个变型中，图像传感器模块460向冲压机控制单元410提供冲压坯料B的FEA分析或模拟与冲压坯料B的实际形状之间的比较。

在操作中，在机械性质测量模块420处测试金属板材料的一个或多个样品，并且将所得的机械性质测试数据的至少一部分传输到冲压机控制单元410。应当理解，机械性质测量模块420可以是与冲压机400在同一冲压生产线上的测试站或测试模块，或者替代地，机械性质测量模块420可以是与冲压机400不在同一冲压生产线上(例如，在执行机械性能测试的不同位置或设施处)的测试站或测试模块。

在一些变型中，在机械性质测量模块420处测试坯料B。在其他变型中，在机械性质测量模块420处测试待(例如，由金属板材料的卷材)形成坯料B的金属板材料片，并且在此类变型中，由金属板材料片形成(例如，切割成)坯料B。

在一些变型中，具有在预定义公差内的宽度和长度的金属板材料的坯料B经受在坯料宽度测量模块430处的宽度测量和/或在坯料厚度测量模块440处的厚度测量。在此类变型中，确定待用冲压机400冲压的每个坯料B的实际(测量的)宽度和/或实际(测量的)厚度并且将其传输到冲压机控制单元410。

在至少一个变型中，润滑坯料B以准备冲压，并且在此类变型中，在润滑测量模块450处测量施加到坯料B的表面的润滑层的百分比覆盖率、覆盖区域或位置和/或厚度，并且将润滑测量数据传输到冲压机控制单元410。例如，并且参考图9A至9C，图9A表示施加到坯料B的表面的润滑层的期望覆盖率，并且图9B和图9C示出了施加到两个坯料B的表面的润滑层的实际覆盖率。如图9B和图9C中所示，已经施加少于坯料B的表面的期望覆盖率。另外，在一些变型中，润滑测量模块450计算施加到坯料B的表面的润滑层的百分比覆盖率。替代地或除此之外，冲压机控制单元410计算施加到坯料B的表面的润滑层的百分比覆盖率。

在一些变型中，图像传感器模块460包括具有一个或多个图像传感器的相机(例如，AI相机)，所述图像传感器模块检测和测量冲压坯料B中的一者或多者的预定义特征，并且将测量的特征与冲压坯料B的一个或多个FEA模拟进行比较。换句话说，图像传感器模块460将实际冲压坯料B与冲压坯料B的模型或模拟进行比较，并且将比较提供给冲压机控制单元410。如本文所使用的，短语“AI相机”是指被配置为执行计算摄影以学习和识别冲压零件的褶皱、不期望的表面光洁度、回弹以及裂纹或断裂等的相机。在一些变型中，图像传感器模块460测量冲压坯料B中的一者或多者的材料流入量和/或回弹量，将测量的材料流入量和/或回弹量与材料流入量和/或回弹的FEA模拟进行比较，并且将比较传输到冲压机控制单元410。在其他变型中，图像传感器模块460简单地测量冲压坯料B中的一者或多者的材料流入量和/或回弹量，并且将材料流入量测量数据传输到冲压机控制单元410。因此，图像传感器模块460被配置为检测、测量、量化和/或鉴定冲压坯料B的质量相关特征，诸如断裂、表面质量、防滑标记和面板形状。在一些变型中，图像传感器模块460被配置为重建冲压面板的3D几何形状和材料流入量。并且在至少一个变型中，图像传感器模块460被配置为经由冲压面板的FEA预测与冲压面板的重建3D几何形状和材料流入量的比较来执行或计算冲压面板的拉延分析。

冲压机控制单元410从机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和/或FEA与实际拉延分析模块460接收数据，并且在一些变型中，生成用于冲压后续坯料B的工程设计过程窗口(以下称为“过程窗口”)。在一些变型中，来自机械性能测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440、润滑测量模块450和/或图像传感器模块460的用于多个坯料冲压或多个坯料冲压活动的数据用于确定当前的过程窗口。另外，冲压机控制单元410使用当前过程窗口来实时控制冲压过程，以确保坯料B不会在当前过程窗口之外变形。

例如，在一些变型中，冲压机控制单元410根据当前工程设计过程窗口实时地控制缓冲吨位、冲压机速度和/或突出部340的位置。

例如，并且参考图10，坯料B通过机械性质测量模块420、坯料宽度测量模块430、坯料厚度测量模块440和润滑测量模块450，使得将以材料性质472、坯料宽度474、坯料厚度476以及润滑厚度和/或覆盖率478形式的输入470提供给冲压机控制单元410。应当理解，可以将关于坯料B中的每一者或坯料的子集的机械性质数据、坯料宽度数据、坯料厚度数据和/或润滑数据提供给冲压机控制单元410。

仍然参考图10，冲压机控制单元410包括用于冲压机400的预定义控制参数412，并且被配置为根据输入470来调整过程窗口414。另外，冲压机控制单元410根据用于坯料B中的一者或多者的输入470和/或调整后的过程窗口414来设置或确定冲压机400的期望的筋和压力机参数，并且命令压力机400以在压制坯料B期间执行期望的筋和压力机参数。

坯料B前进到压力机400并且成形为零件。另外，图像传感器模块460在坯料B由压力机400成形之前、期间和/或之后捕获所述坯料的一个或多个图像。在一些变型中，图像传感器模块460测量在坯料B的冲压期间的材料流入量，确定冲压坯料的面板质量，和/或对冲压坯料执行FEA和拉延面板比较，并且将此类输出提供给冲压机控制单元410。另外，冲压机控制单元410被配置为根据图像传感器模块460提供的输出来调整过程窗口412和/或设置和命令筋和压力机参数。

现在参考图11A至图11C，示出了根据本发明的教导形成的发动机罩面板5的一个示例。特别地，图11A示出了在坯料B与成形模具30之间由一组预定义控制参数和等于0.11的摩擦系数形成的发动机罩面板15的FEA图像，图11B示出了在坯料B与成形模具30之间由相同的一组预定义控制参数和等于0.17的摩擦系数形成的发动机罩面板5的FEA图像，并且图11C示出了在坯料B与成形模具30之间由一组调整后的控制参数和等于0.17的摩擦系数形成的发动机罩面板5的FEA图像。如图11B中的圆圈区域“C”所示，当在成形过程期间在坯料B与成形模具30之间存在较大的摩擦系数(例如，由于小于期望的润滑覆盖率)时，在发动机罩面板5的成形期间发生了故障(例如，裂纹)。然而，对冲压机控制参数(例如，缓冲吨位、冲压速度和/或倒置筋位置)的调整增强了对坯料的约束力，使得形成如图11C中所示的期望的发动机罩面板5。

现在参考图12A至图12C，示出了根据本发明的教导形成的发动机罩面板6的另一个示例。特别地，图12A示出了在发动机罩面板6上的不同位置处具有回弹值(以毫米为单位)并且在坯料B与成形模具30之间由一组预定义控制参数和等于0.11的摩擦系数形成的FEA图像，图12B示出了在坯料B与成形模具30之间由相同的一组预定义控制参数和等于0.17的摩擦系数形成的发动机罩面板5的具有回弹值的FEA图像，并且图12C示出了在坯料B与成形模具30之间由一组调整后的控制参数和等于0.17的摩擦系数形成的发动机罩面板5的具有回弹值的FEA图像。如图12B中所示，当在成形过程期间在坯料B与成形模具30之间存在较大的摩擦系数(例如，由于小于期望的润滑覆盖率)时，存在约2.5mm的回弹变动。然而，对冲压机控制参数(例如，缓冲吨位、冲压速度和/或倒置筋位置)的调整增强了对坯料的约束力，使得回弹变动减少到约1mm，如图12C中所示。

因此，本公开提供了一种具有倒置筋几何形状的成形模具、一种具有成形模具的冲压机(例如，冲压压力机)，以及一种用于冲压坯料的系统，所述系统提供冲压过程的实时地调整。例如，在多个坯料的冲压之间或期间对材料流入量的实时地调整抑制了对冲压过程的质量控制。并且这种系统允许与坯料的机械性质、坯料的几何性质、施加到坯料的润滑和/或坯料的成形结果与FEA模拟相关的实时反馈，以用于在冲压活动期间调整润滑和/或冲压机参数，使得提高冲压坯料的质量并且减少废料。

除非本文另有明确指示，否则指示机械/热性质、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值在描述本公开的范围时应理解为由词语“约”或“大约”修饰。出于各种原因期望进行这种修饰，所述原因包括：工业实践；材料、制造和组装公差；以及测试能力。

如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一者、B中的至少一者以及C中的至少一者”。而且，出于解释目的而参考附图使用术语“上”和“下”，而不是作为对本公开的教导的限制。

在本申请中，术语“控制器”、“控制单元”和/或“模块”可指以下项、是以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；可组合的逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群组)；提供所描述的功能性的其他合适的硬件部件(例如，作为热通量数据模块的一部分的运算放大器电路积分器)；或者以上项的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。

本申请中所描述的设备和方法可以由专用计算机部分地或完全地实现，所述专用计算机通过将通用计算机配置为执行计算机程序中体现的一种或多种特定功能来创建。功能框、流程图组成部分和上文描述的其他要素用作软件规范，所述软件规范可通过技术人员或程序员的常规工作来转译成计算机程序。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不脱离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，提供了一种成形模具，所述成形模具具有：具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件，其中凸筋和凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中凸筋包括凹槽并且凹筋包括与凹槽互补的突出部，使得当凸筋延伸到凹筋中时，突出部与凹槽对准，并且突出部可在凹筋内实时地调整。

根据一个实施例，突出部沿着凹筋的长度延伸并且包括至少一个狭槽，并且还包括附接构件，所述附接构件至少部分地延伸穿过至少一个狭槽，使得突出部被可移动地捕获在凹筋内。

根据一个实施例，至少一个狭槽在横向方向上延伸穿过突出部，并且附接构件垂直于突出部的行进方向延伸。

根据一个实施例，第二模具部件包括在凹筋的一侧上的第一孔口和在凹筋的另一侧上的与第一孔口同轴的第二孔口。

根据一个实施例，附接构件延伸穿过第二模具部件的第一孔口、穿过突出部的至少一个狭槽，并且与凹筋的另一侧上的第二孔口机械地接合。

根据一个实施例，附接构件是带螺纹的紧固件，第二孔口是螺纹孔，并且带螺纹的紧固件延伸穿过第二模具部件的第一孔口、穿过突出部的至少一个狭槽，并且与凹筋的另一侧上的螺纹孔螺纹式接合。

根据一个实施例，突出部具有在凹筋内的第一位置以及在凹筋内的第二位置，所述第一位置被配置用于预定义生产窗口内的最大目标流入量，所述第二位置被配置用于预定义生产窗口内的最小目标流入量。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：冲压机，所述冲压机具有第一模具部件和第二模具部件；以及控制单元，所述控制单元被配置为接收关于待用冲压机冲压的坯料的数据，其中所述数据是关于待冲压坯料的机械性质测量数据、关于待冲压坯料的宽度测量数据、关于待冲压坯料的厚度测量数据、关于待冲压坯料的进行润滑的润滑测量数据以及关于待冲压坯料的有限元分析(FEA)对实际拉延比较数据中的至少一者。

根据一个实施例，控制单元被配置为根据所接收的数据实时地调整冲压机的缓冲吨位和冲压速度中的至少一者。

根据一个实施例，控制单元被配置为根据所接收的数据实时地调整突出部的位置。

根据一个实施例，控制单元被配置为根据所接收的数据实时地调整冲压机的缓冲吨位、冲压机的冲压速度和突出部的位置中的至少一者。

根据一个实施例，控制单元被配置为实时地将突出部的位置在凹筋内的第一位置与凹筋内的第二位置之间调整，所述第一位置被配置用于预定义生产窗口内的最大目标流入量，所述第二位置被配置用于预定义生产窗口内的最小目标流入量。

根据一个实施例，提供了一种冲压生产线，所述冲压生产线具有先前实施例的成形模具。

根据本发明，提供了一种金属板冲压生产线，所述金属板冲压生产线具有：坯料宽度测量检测器；坯料厚度测量检测器；润滑测量检测器；以及被配置为对多个板材坯料进行冲压的冲压机，所述冲压机包括：具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件，其中凸筋和凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中凸筋包括凹槽，并且凹筋包括与凹槽互补的突出部，使得当凸筋延伸到凹筋中时，突出部与凹槽对准，并且突出部可在凹筋内调整；以及控制单元，所述控制单元被配置为实时地调整金属板冲压机的缓冲吨位、金属板冲压机的冲压速度和突出部的位置中的至少一者。

根据一个实施例，坯料宽度测量检测器被配置为传输关于待冲压坯料的宽度数据，坯料厚度测量检测器被配置为传输待冲压坯料的厚度数据，并且润滑测量检测器被配置为传输关于待冲压坯料的润滑数据。

根据一个实施例，控制单元被配置为接收关于待冲压坯料的宽度测量数据、关于待冲压坯料的坯料厚度测量数据和关于待冲压坯料的润滑测量数据，并且根据所接收的宽度测量数据、所接收的厚度测量数据和所接收的润滑测量数据中的至少一者实时地调整冲压机的缓冲吨位、冲压机的冲压速度和突出部的位置。

根据一个实施例，本发明的特征还在于拉延分析相机，所述拉延分析相机被配置为捕获冲压坯料的图像，并且将捕获的图像与冲压坯料的有限元分析进行比较。

根据一个实施例，拉延分析相机被配置为将冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较传输到控制单元。

根据一个实施例，控制单元被配置为接收冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较，并且根据冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较实时地调整冲压机的缓冲吨位、冲压机的冲压速度和突出部的位置。

根据一个实施例，控制单元被配置为根据冲压坯料的捕获图像与冲压坯料的有限元分析的比较来修改冲压后续坯料的生产窗口。

Claims (15)

1.一种成形模具，其包括：

具有凸筋的第一模具部件和具有凹筋的第二模具部件，其中所述凸筋和所述凹筋形成具有倒置筋几何形状的筋，其中所述凸筋包括凹槽并且所述凹筋包括与所述凹槽互补的突出部，使得当所述凸筋延伸到所述凹筋中时，所述突出部与所述凹槽对准，并且所述突出部能够在所述凹筋内实时地调整。

2.根据权利要求1所述的成形模具，其中所述突出部沿着所述凹筋的长度延伸并且包括至少一个狭槽，并且还包括附接构件，所述附接构件至少部分地延伸穿过所述至少一个狭槽，使得所述突出部被可移动地捕获在所述凹筋内。

3.根据权利要求2所述的成形模具，其中所述至少一个狭槽在横向方向上延伸穿过所述突出部，并且所述附接构件垂直于所述突出部的行进方向延伸。

4.根据权利要求3所述的成形模具，其中所述第二模具部件包括在所述凹筋的一侧上的第一孔口和在所述凹筋的另一侧上的与所述第一孔口同轴的第二孔口。

5.根据权利要求4所述的成形模具，其中所述附接构件延伸穿过所述第二模具部件的所述第一孔口、穿过所述突出部的所述至少一个狭槽，并且与所述凹筋的所述另一侧上的所述第二孔口机械地接合。

6.根据权利要求4所述的成形模具，其中所述附接构件是带螺纹的紧固件，所述第二孔口是螺纹孔，并且所述带螺纹的紧固件延伸穿过所述第二模具部件的所述第一孔口、穿过所述突出部的所述至少一个狭槽，并且与所述凹筋的所述另一侧上的所述螺纹孔螺纹式接合。

7.根据权利要求1所述的成形模具，其中所述突出部具有在所述凹筋内的第一位置以及在所述凹筋内的第二位置，所述第一位置被配置用于预定义生产窗口内的最大目标流入量，所述第二位置被配置用于所述预定义生产窗口内的最小目标流入量。

8.根据权利要求1所述的成形模具，其还包括：冲压机，所述冲压机具有所述第一模具部件和所述第二模具部件；以及控制单元，所述控制单元被配置为接收关于待用所述冲压机冲压的坯料的数据，并且根据所述接收到的数据实时地调整所述冲压机的缓冲吨位和冲压速度中的至少一者，其中所述数据是关于所述待冲压坯料的机械性质测量数据、关于所述待冲压坯料的宽度测量数据、关于所述待冲压坯料的厚度测量数据、关于所述待冲压坯料的进行润滑的润滑测量数据以及关于所述待冲压坯料的有限元分析(FEA)对实际拉延比较数据中的至少一者。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的成形模具，其还包括：

坯料宽度测量检测器；

坯料厚度测量检测器；以及

润滑测量检测器。

10.根据权利要求9所述的成形模具，其中所述坯料宽度测量检测器被配置为传输关于待冲压坯料的宽度数据，所述坯料厚度测量检测器被配置为传输关于所述待冲压坯料的厚度数据，并且所述润滑测量检测器被配置为传输关于所述待冲压坯料的润滑数据。

11.根据权利要求10所述的成形模具，其中所述控制单元被配置为接收关于所述待冲压坯料的所述宽度测量数据、关于所述待冲压坯料的所述坯料厚度测量数据和关于所述待冲压坯料的所述润滑测量数据，并且根据所述接收的宽度测量数据、所述接收的厚度测量数据和所述接收的润滑测量数据中的至少一者实时地调整所述冲压机的所述缓冲吨位、所述冲压机的所述冲压速度和所述突出部的所述位置。

12.根据权利要求11所述的成形模具，其还包括拉延分析相机，所述拉延分析相机被配置为捕获冲压坯料的图像，并且将所述捕获的图像与所述冲压坯料的有限元分析进行比较。

13.根据权利要求12所述的成形模具，其中所述拉延分析相机被配置为将所述冲压坯料的所述捕获图像与所述冲压坯料的所述有限元分析的所述比较传输到所述控制单元。

14.根据权利要求13所述的成形模具，其中所述控制单元被配置为接收所述冲压坯料的所述捕获图像与所述冲压坯料的所述有限元分析的所述比较，并且根据所述冲压坯料的所述捕获图像与所述冲压坯料的所述有限元分析的所述比较实时地调整所述冲压机的所述缓冲吨位、所述冲压机的所述冲压速度和所述突出部的所述位置。

15.根据权利要求14所述的成形模具，其中所述控制单元被配置为根据所述冲压坯料的所述捕获图像与所述冲压坯料的所述有限元分析的所述比较来修改冲压后续坯料的生产窗口。

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