CN116689635B - 一种提高冲压件边界精度的定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于冲压技术领域，具体涉及一种提高冲压件边界精度的定位方法，包括：步骤1：确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔；步骤2：在步骤1的基础上确定第一槽孔；步骤3：在步骤1的基础上确定第二槽孔；步骤4：在成型模具的上模上设置与步骤1相匹配的第一定位销和第二定位销；步骤5：板材固定在成型模具的腔体内；步骤6：冲压成型；步骤7：完成取出成型件；本申请解决了定位孔位置选择受限问题，减小成型过程材料流动造成变型量，材料流动过程产生边界约束力，保证尺寸精度和稳定性，不需要后序再增加精修边工序和工艺废料，解决了工装投入高，材料利用率低问题，节省工序，缩短产线，减少工艺废料。

Description

一种提高冲压件边界精度的定位方法

技术领域

本发明属于冲压技术领域，具体而言，涉及一种提高冲压件边界精度的定位方法。

背景技术

汽车钣金件冲压工艺主要分为拉延和落料成型两种，冲压件的尺寸精度是检验零件是否满足使用要求的重要指标，拉延工艺为外型边界粗定位，工艺要求保留废料余量，后序增加精修边工序达到边界设计精度要求，落料成型工艺多采用零件内部孔定位，工艺没有保留边界废料余量，边界尺寸精度由落料工序保证，在推行节能、减排、增效的今天，材料利用率更高成本更低的落料成型工艺是行业同步工程人员优先选择的工艺，而现有孔定位方式存在以下问题：1.位置选择受限，板料定位孔只能设计在成型过程材料流动距离≦2mm的位置，如定位孔位置材料流动距离>2mm，定位销周边材料会被强行拉凸起严重变形，造成材料开裂、定位销受力拉断、模具频繁维修等影响生产问题。2.若出现上述拉孔严重问题现场只能更换为外型边界粗定位，由于定位器与板料边界单边存在1mm间隙，无法保证每张板料生产投入模具定位的一致性。3.使用外型粗定位的落料成型工艺，由于板料初定位误差和成型过程板料偏移空间大，最终冲压件边界尺寸精度为±2.0mm，为达到尺寸精度要求，需余留边界工艺废料，后序增加精修边工序，产线延长，工装投入成本高，材料利用率低。

专利CN106734570A公开了“一种汽车覆盖件中的模具冲压工艺方法”，其技术方案通过在制件板上设定产品区和废料区以及一次修边线和二次修边线，一次修边线为产品区和废料区的分界线，一次修边线的中间一端为三角形冲孔的预留冲孔区，预留冲孔区具有两个并且沿一次修边线并列分布，在修冲工序同时完成制件的一次修边和三角形冲孔，将三角形冲孔作为制件定位孔，然后利用定位销定位制件。该方法虽然在翻整工序实现了定位孔，获得了制件定位精度，但是需余留边界工艺废料，后序增加精修边工序，产线延长，工装投入成本高，材料利用率低，并且预留的三角形冲孔为等边三角形，结构固定，同时位置确定在一次修边线的中间一端，定位孔的结构和位置均受限，在制件时定位销周边材料会被强行拉凸起严重变形、造成材料开裂、定位销受力拉断、模具频繁维修等影响生产问题。

专利CN112605249A公开了“高强度钢汽车座椅侧板冷冲压回弹和开裂控制方法”。其技术方案首先设置定位孔对工件进行定位，在定位的前提下完成成形加工和第I冲孔；先利用机床对工件进行成形加工，防止零件在成形过程中发生偏移。之后再进行冲孔加工，防止冲孔时孔出现偏移，达成对工件两次较大变形的精度保证；相比与以往的技术，本发明的方法一次定位完成两次较大变形，在提高效率，不添加工序的前提下，提高零件的成形精度；尤其是在冲孔工序时，定位孔位于第II冲孔区域内，在进行第II冲孔时，定位孔随着冲孔工序的完成脱离零件；在保证了成形加工和第I冲孔的精度后，在零件总体生成后，不遗留于零件上；且在成型后直接进行切边，切边后再冲孔、翻孔、整形等一系列工序，并且冲孔工序根据需求性的不同，分成第I冲孔和第II冲孔两道工序，进一步保证了工件的精度。该技术方案虽然一体成型，无需拼凑和焊接，但是需要在成型完成后进行两次冲孔来解决成型时工件产生的变形问题，第I冲孔为面积较大，形状较复杂的孔，用于修剪冲压成型变形或开裂部分，并且冲孔后还需要通过铰孔、翻孔和整形来满足产品结构强度，第II冲孔为面积小，形状规整的孔，并且将定位孔覆盖，为了解决定位孔周边冲压时产生的变形。生产过程工序复杂，制造成本高，由于是在成型后的冲孔，冲孔修剪位置不确定，无法保证每一个产品的一致性，对于第I冲孔造成面积大的产品还会带来冲孔位置影响产品功能，造成整个产品报废的风险。

发明内容

本发明针对现有技术缺陷，提出一种新型的提高冲压件边界精度的定位方法，第一槽孔和第二槽孔的长度设计为材料流动的距离，第一槽孔和第二槽孔的方向为材料流动方向，能够减少定位处材料受挤拉产生的变型量，解决了定位孔位置选择受限问题，减小成型过程材料流动造成变型量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案提供了一种提高冲压件边界精度的定位方法，包括以下步骤：

步骤1：根据成型模具的下模结构，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔；

步骤2：在所述步骤1的基础上确定第一槽孔，将所述步骤1中第一初定位孔的圆心定义为第一初定位点，由第一初定位点为起点，沿第一初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第一末定位孔的圆心，第一末定位孔的直径小于第一初定位孔的直径，将第一初定位孔和第一末定位孔的两侧做外公切线形成第一槽孔；

步骤3：在所述步骤1的基础上确定第二槽孔，将所述步骤1中第二初定位孔的圆心定义为第二初定位点，由第二初定位点为起点，沿第二初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第二末定位孔的圆心，第二末定位孔的直径小于第二初定位孔的直径，将第二初定位孔和第二末定位孔的两侧做外公切线形成第二槽孔；

步骤4：根据所述步骤1确定产品材料的第一初定位孔和第二初定位孔，在成型模具的下模上设置相匹配的第一定位销和第二定位销；

步骤5：将展开的板料放置在成型模具的下模，下模的第一定位销和第二定位销与第一初定位孔和第二初定位孔相匹配，使第一定位销和第二定位销穿过对应的第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的上模下行，将板材固定在成型模具的腔体内；

步骤6：在所述步骤5的基础上，上模和下模的腔体型面与板料接触，板料受冲压方向下多个接触点的压力产生弹性变形，板料成型过程在定位销的约束下沿第一槽孔和第二槽孔方向流动，流动方向上无材料受阻变型，第一初定位孔和第二初定位孔的圆弧切线受第一定位销和第二定位销约束产生过程约束力；

步骤7：开启模具，将成型后的产品从模具中取出，产品完成冲压成型。

进一步地，所述步骤1中，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔，具体包括以下步骤：

步骤1.1：首先将产品3D数据导入有限元仿真软件，将产品按照工艺设计参数展开成为板材结构；

步骤1.2：在展开的板材上确定第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的下模具有多个平面结构，将下模的平面结构竖直向上投影至板材上，设定第一初定位孔和第二初定位孔。

进一步地，所述步骤2通过有限元仿真软件模拟模具上模下行，并分析模拟后的第一初定位孔和第二初定位孔的变形方向和孔的拉长距离，孔的变形方向为材料流动方向，孔的拉长距离为成型过程材料流动距离。

进一步地，第一初定位孔的圆心到第二初定位孔的圆心距离为沿距离长度方向上对应的板料长度的三分之二。

进一步地，第一初定位点到第一末定位点的距离为成型过程材料流动距离。

进一步地，第一初定位孔和第一末定位孔的两侧的外公切线的延长线相交、且两侧外公切线形成夹角。

进一步地，第一末定位孔的直径小于第一初定位孔直径2mm。

进一步地，所述步骤3的第二槽孔的定位方法与所述步骤2中第一槽孔的定位方法相同。

本发明的有益效果是：

第一、本发明在展开的板材上确定两个直径不同的第一初定位孔和第二初定位孔，通过有限元仿真软件模拟成型过程，根据模拟结果显示的第一初定位孔和第二初定位孔的变形方向和孔的拉长距离，孔的变形方向为材料流动方向，孔的拉长距离为成型过程材料流动距离，通过材料流动反方向和成型过程材料流动距离确定第一末定位孔和第二末定位孔，第一初定位孔和第一末定位孔、第二初定位孔和第二末定位孔组成第一槽孔和第二槽孔，第一槽孔和第二槽孔的长度设计为材料流动的距离，第一槽孔和第二槽孔的方向为材料流动方向，能够减少定位处材料受挤拉流动产生的变型量，解决了定位孔位置选择受限问题；

第二、本发明的第一初定位孔和第二初定位孔的直径不同，将第一初定位孔和第二初定位孔与上模上各自的定位销匹配安装，起到防反作用，第一槽孔和第二槽孔在冲压成型过程同时使用，保证生产过程投入板料在模具腔体内位置一致性，解决了生产过程板料初定位一致性问题和是成型过程材料约束问题，保证尺寸精度稳定可控；

第三、本发明的第一初定位孔的直径大于第一末定位孔的直径2mm，第二初定位孔的直径大于第二末定位孔的直径2mm，两端直径不等的定位孔外公切线，能够在材料流动反方向延长线相交与定位销单边干涉1mm，能够与定位销外缘紧密贴合，成型时产生约束力，防止成型过程定位销向末定位孔方向滑移，材料流动过程产生边界约束力，保证尺寸精度和稳定性，不需要后序再增加精修边工序和工艺废料，解决了工装投入高，材料利用率低问题，节省工序，缩短产线，减少工艺废料；

第四、本发明的第一槽孔和第二槽孔能代替边界粗定位并解决定位处材料严重变型问题，保证冲压件边界尺寸精度，提升材料利用率和减入模具投入费用、节省综合生产成本，还适用不同零件采用落料成型工艺的孔定位需求，适用性广。

附图说明

图1是本发明的提高冲压件边界精度的定位方法的流程图；

图2是本发明的第一槽孔的结构示意图；

图3是本发明的第一槽孔的精准定位原理图；

图4是本发明的第二槽孔的结构示意图；

图5是本发明的实施例的板材展开示意图；

图6是本发明的实施例的板材定位孔和上模定位销装配关系示意图一；

图7是本发明的实施例的板材定位孔和上模定位销装配关系示意图二；

图8是本发明的实施例的板材冲压成型后的立体结构图。

其中，1-第一槽孔；10-第一初定位孔；100-第一初定位点；11-第一末定位孔；110-第一末定位点；2-第二槽孔；20-第二初定位孔；200-第二初定位点；21-第二末定位孔；210-第二末定位点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种提高冲压件边界精度的定位方法，该方法基于有限元仿真软件将产品结构进行板材展开，具体包括以下步骤：

步骤1：根据成型模具的下模结构，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔。

步骤2：在步骤1的基础上确定第一槽孔，将步骤1中第一初定位孔的圆心定义为第一初定位点，由第一初定位点为起点，沿第一初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第一末定位孔的圆心，第一末定位孔的直径小于第一初定位孔的直径，将第一初定位孔和第一末定位孔的两侧做外公切线形成第一槽孔。

步骤3：在步骤1的基础上确定第二槽孔，将步骤1中第二初定位孔的圆心定义为第二初定位点，由第二初定位点为起点，沿第二初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第二末定位孔的圆心，第二末定位孔的直径小于第二初定位孔的直径，将第二初定位孔和第二末定位孔的两侧做外公切线形成第二槽孔。

步骤4：根据步骤1确定产品材料的第一初定位孔和第二初定位孔，在成型模具的下模上设置相匹配的第一定位销和第二定位销。

步骤5：将展开的板料放置在成型模具的下模，下模的第一定位销和第二定位销与第一初定位孔和第二初定位孔相匹配，使第一定位销和第二定位销穿过对应的第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的上模下行，将板材固定在成型模具的腔体内。

步骤6：在步骤5的基础上，上模和下模的腔体型面与板料接触，板料受冲压方向下多个接触点的压力产生弹性变形，板料成型过程在定位销的约束下沿第一槽孔和第二槽孔方向流动，流动方向上无材料受阻变型，第一初定位孔和第二初定位孔的圆弧切线受第一定位销和第二定位销约束产生过程约束力。

步骤7：开启模具，将成型后的产品从模具中取出，产品完成冲压成型。

具体的，步骤1中，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔，具体包括以下步骤：

步骤1.1：首先将产品3D数据导入有限元仿真软件，将产品按照工艺设计参数展开成为板材结构。

本实施例中，工艺设计参数包括冲压方向、工具体设置、材料选择、力的设置补充。

步骤1.2：在展开的板材上确定第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的下模具有多个平面结构，将下模的平面结构竖直向上投影至板材上，设定第一初定位孔和第二初定位孔。第一初定位孔的圆心到第二初定位孔的圆心距离为沿距离长度方向上对应的板料长度的三分之二。

优选的，第一初定位孔的直径大于第二初定位孔的直径，能够防止板材与成型上模的第一定位销和第二定位销匹配错装。

具体的，步骤2和步骤3中，通过有限元仿真软件模拟模具上模下行，并分析模拟后的第一初定位孔和第二初定位孔的变形方向和孔的拉长距离，孔的变形方向为材料流动方向，孔的拉长距离为成型过程材料流动距离。

如图2所示，第一槽孔1包括第一初定位孔10和第一末定位孔11。第一初定位孔10位于上模具有平面结构的边缘外侧，第一初定位孔10的圆心为第一初定位点100，由第一初定位点100为起点，沿第一初定位孔10处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第一末定位孔11的圆心，第一末定位孔11的圆心为第一末定位点110。

如图3所示，虚线表示初始成型模具模拟分析后第一槽孔1的状态，实线表示多次模拟成型分析后修正材料流动的反方向和材料流动距离得到最终状态的第一槽孔1，角度θ表示材料流动方向调整角度，第一初定位点100到第一末定位点110的距离L为成型过程材料流动距离，第一末定位孔11的直径小于第一初定位孔10直径2mm；第一初定位孔10和第一末定位孔11的两侧的外公切线的延长线呈趋势相交，能够约束材料的流动方向，两侧外公切线形成夹角，能够与第一定位销外缘紧密贴合，成型时产生约束力，防止成型过程第一定位销向第一末定位孔11方向滑移。

如图4所示，第二槽孔2的定位方法与第一槽孔1相同，第二槽孔2包括第二初定位孔20和第二末定位孔21，第二初定位孔20位于上模具有平面结构的边缘外侧，第二初定位孔20的圆心为第二初定位点200，由第二初定位点200为起点，沿第二初定位孔20处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第二末定位孔21的圆心，第二末定位孔21的圆心为第二末定位点210。根据多次模拟成型分析后修正材料流动的反方向和材料流动距离得到最终状态的第二槽孔2。

实施例：

如图5、图6、图7、图8所示，以汽车衣帽板后端上板零件为例，本发明提高汽车衣帽板后端上板零件边界精度的定位方法包括以下步骤：

步骤1：首先把把衣帽板后端上板导入有限元仿真软件按成型工艺设计工艺参数，展开板料线后增加两个不同直径的初定位孔。

步骤2：确定第一槽孔，有限元仿真软件初步运算结束后查看定位销处孔变形方向和孔拉长距离，以初次分析结果数值为依据返回修改原始定位孔的方向和尺寸并做二次运算分析，重复多次修正迭代运算后得到第一槽孔，确认成型过程定位销不拉孔、板料定位稳定可控达到工艺要求，最终输出第一槽孔作为最终工艺定位槽。

步骤3：确定第二槽孔，其确定方法同步骤2。

步骤4：在上模上设置与板材的两个定位圆孔向对应大小的两个圆形定位销作为成型过程板材定位。

步骤5：将汽车衣帽板后端上板零件展开后的板材放置在成型模具的下模，成型模具的上模下行，使上模的两个定位销穿过板材的第一槽孔和第二槽孔的初定位孔，并将板材固定在成型模具的腔体内。

步骤6：模具上模下行，上下模腔体型面与板料接触，板料受到冲压方向下多个接触点的压力产生弹性变形，由于导向槽与定位销四周约束，板料无法脱离定位销，约束有效。板料流动从两个槽孔的初定位点到末定位点，仅圆弧切线边缘凸起1mm变型量，其它位置无起皱和开裂，整个成型过程板料在定位销的约束下流动，由于定位销周边材料变型量小，不影响成型后零件取出模具。

步骤7：开启模具，将成型后的汽车衣帽板后端上板零件从模具中取出，汽车衣帽板后端上板零件完成冲压成型。

本发明的提高冲压件边界精度的定位方法，取消了工艺修边废料，直接精落料到位，提升材料利用率，减少修边工序模具，减少冲压工序；最终满足公差要求，从冲压工艺和模具数量上实现效益最大化。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据成型模具的下模结构，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔；

步骤2：在所述步骤1的基础上确定第一槽孔，将所述步骤1中第一初定位孔的圆心定义为第一初定位点，由第一初定位点为起点，沿第一初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第一末定位孔的圆心，第一末定位孔的直径小于第一初定位孔的直径，将第一初定位孔和第一末定位孔的两侧做外公切线形成第一槽孔；

步骤3：在所述步骤1的基础上确定第二槽孔，将所述步骤1中第二初定位孔的圆心定义为第二初定位点，由第二初定位点为起点，沿第二初定位孔处的材料流动的反方向和材料流动距离确定第二末定位孔的圆心，第二末定位孔的直径小于第二初定位孔的直径，将第二初定位孔和第二末定位孔的两侧做外公切线形成第二槽孔；

步骤4：根据所述步骤1确定产品材料的第一初定位孔和第二初定位孔，在成型模具的下模上设置相匹配的第一定位销和第二定位销；

步骤5：将展开的板料放置在成型模具的下模，下模的第一定位销和第二定位销与第一初定位孔和第二初定位孔相匹配，使第一定位销和第二定位销穿过对应的第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的上模下行，将板材固定在成型模具的腔体内；

步骤6：在所述步骤5的基础上，上模和下模的腔体型面与板料接触，板料受冲压方向下多个接触点的压力产生弹性变形，板料成型过程在定位销的约束下沿第一槽孔和第二槽孔方向流动，流动方向上无材料受阻变型，第一初定位孔和第二初定位孔的圆弧切线受第一定位销和第二定位销约束产生过程约束力；

步骤7：开启模具，将成型后的产品从模具中取出，产品完成冲压成型。

2.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，所述步骤1中，在产品展开的板材上确定两个不同直径的第一初定位孔和第二初定位孔，具体包括以下步骤：

步骤1.1：首先将产品3D数据导入有限元仿真软件，将产品按照工艺设计参数展开成为板材结构；

步骤1.2：在展开的板材上确定第一初定位孔和第二初定位孔，成型模具的下模具有多个平面结构，将下模的平面结构竖直向上投影至板材上，设定第一初定位孔和第二初定位孔。

3.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，所述步骤2通过有限元仿真软件模拟模具上模下行，并分析模拟后的第一初定位孔和第二初定位孔的变形方向和孔的拉长距离，孔的变形方向为材料流动方向，孔的拉长距离为成型过程材料流动距离。

4.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，第一初定位孔的圆心到第二初定位孔的圆心距离为沿距离长度方向上对应的板料长度的三分之二。

5.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，第一初定位点到第一末定位点的距离为成型过程材料流动距离。

6.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，第一初定位孔和第一末定位孔的两侧的外公切线的延长线相交、且两侧外公切线形成夹角。

7.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，第一末定位孔的直径小于第一初定位孔直径2mm。

8.根据权利要求1所述的提高冲压件边界精度的定位方法，其特征在于，所述步骤3的第二槽孔的定位方法与所述步骤2中第一槽孔的定位方法相同。