CN118719956B - 一种拉延模具机构及其冲压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拉延模具机构及其冲压方法，所述拉延模具机构在上压单元中增加了一上模预压模块，在冲压过程中通过上模预压模块对板料容易起皱处进行预压，在保留原有产品造型的前提下，解决了产品起皱、叠料的问题。此拉延模具机构，结构设计新颖，实用性强，大幅缩短了项目周期、降低了项目成本。

Description

一种拉延模具机构及其冲压方法

技术领域

本发明涉及汽车模具冲压领域，具体地，涉及一种拉延模具机构及其冲压方法。

背景技术

在冲压工艺中，部分零部件由于其复杂的造型，特别是在成型过程中容易出现板料聚集和起皱问题，尤其是在外压边圈一接触时。这些问题主要由于复杂形状零件中材料流动受限、压边力不均匀、模具设计缺陷、材料选择和工艺参数控制不当等因素引起。例如，锐角或凹凸不平的区域会限制板料流动，导致局部材料聚集；压边过程中的压力分布不均匀则易造成板料拉伸不均匀。为解决这些问题，通常采取优化模具设计、调整工艺参数、选择合适的材料以及加强质量控制等措施，以提高冲压成形的质量和稳定性。过压边力控制、模具设计优化和润滑剂使用等方法，来减少起皱现象。传统的冲压工艺针对造型问题无法解决时，通常要求产品更改造型，这样一来会造成车身整体设计风格变更，影响很大，而且对项目周期、成本影响巨大。

因此，现在需要一种特殊的拉延模具结构在确保不更改产品造型的前提下完美的解决了产品起皱、叠料的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种拉延模具机构及其冲压方法以解决传统拉延工艺方法中的产品起皱、叠料问题，保证了模具的可加工可制造，生产时此机构性能稳定，确保了产品质量的批量稳定性。

为实现上述技术效果，本发明采用如下所述技术方案：

根据本发明的第一个方面，提供一种拉延模具机构，包括上压单元、下压单元以及气缸及限位机构；

所述上压单元包括上模座，上凹模以及上模预压模块，所述上模座和上凹模固定连接，所述上模预压模块设置于上凹模中，能够相对于其他上凹模组件上下移动，用于提前接触并压紧特定区域板料，防止起皱；所述上模座在驱动装置的作用下能够驱动上凹模及上模预压模块进行上下移动；所述上模座上设置有一连接垫板，连接垫板底部设置有若干预压氮气弹簧；所述上凹模固定在冲床的工作台上，与上模座配合进行板料的成形操作；所述上模预压模块包含上模预压块、预压块安装底座，所述上模预压块安装在预压块安装底座上，所述预压块安装底座由上模座支撑且能随上模座进行上下移动；预压块安装底座上固定连接有若干预压块墩死块；

所述下压单元包括压边圈和拉延凸模，所述压边圈设置于拉延凸模周圈，所述压边圈与拉延凸模上放置冲压板料，压边圈与拉延凸模之间能够进行相对位移；

所述气缸及限位机构包括气缸、T型限位块和限位支撑柱；所述限位支撑柱与预压块安装底座固定连接，能随其在上模座的带动下上下移动；气缸与T型限位块连接，位于压边圈与限位支撑柱之间，气缸能驱动T型限位块在压边圈上顶住限位支撑柱或者从限位支撑柱中退出。

优选地，所述上凹模由若干凹模镶块组成。

根据本发明的第二个方面，提供一种拉延模具的冲压方法，采用上述的拉延模具机构实施，所述模具冲压过程包括初始阶段，预压阶段，成形阶段和复位阶段；

在初始阶段，上压单元位于上死点，连接垫板底面的若干预压氮气弹簧未被压缩处于自然状态，预压块安装底座上的若干预压块墩死块与连接垫板之间存在间隙；下压单元中，压边圈和拉延凸模之间保持相对齐平，不存在相对位移；

在预压阶段，首先，气缸带动T型限位块与限位支撑柱错开；接着在上模座的带动下，整个上压单元同步下降；在下移的过程中，凹模镶块与压边圈首先闭合，固定并压紧板料，防止板料在冲压过程中移动；上模座带动镶块凹模继续下行,拉延凸模固定不动，使压边圈相对于拉延凸模下行，当上压单元下行至距离下死点预设距离时，上模预压块提前接触到拉延凸模并压紧其上的板料，防止板料起皱；

在成型阶段，上模预压块停止下行，连接垫板带着预压氮气弹簧继续下行，下压单元中压边圈也相对于拉延凸模继续下行至下死点；在下死点上，预压块墩死块抵在连接垫板上，预压块墩死块对预压区域做一次强压；

在复位阶段，气缸带动T型限位块使其顶住限位支撑柱，上模座上行，同时预压块和预压块安装底座在T型限位块的作用下与上模座同步上行，上模座上行到凹模镶块与压边圈分开，此时上模预压块高度位置保持不变，上模座继续上行预设距离使预压氮气弹簧完全复位，不再受到压缩，然后上模预压块与上模座同步上行至上死点；

上述上死点和下死点分别为上模座带动其他部件在冲压过程中的位移最高点及最低点。

优选地，在继续下行过程中，预压块安装底座和上模预压块的上模预压模块以及连接垫板之间仍然保持同步下行，两者之间不存在相对位移。

优选地，在预压块墩死块对预压区域做强压时，限位支撑柱与压边圈之间仍然存在间隙。

优选地，在预压阶段和复位阶段中的预设距离均为35mm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的拉延模具机构不同于传统拉延模，其凹模增加了一预压机构，用于提前压料，在保留原有产品造型的前提下，解决了产品起皱、叠料的问题。

2、本发明提供的拉延模具机构及其冲压方法大大缩短了模具冲压项目周期、降低了项目成本。

3、本发明提供的拉延模具机构结构设计新颖，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为第1实施例中所述拉延模具机构的部分结构示意图；

图2为第1实施例中所述拉延模具机构的上模预压模块局部放大图；

图3为第1实施例中所述当拉延模具机构处于下死点时的正面剖面图；

图4为第1实施例中所述当拉延模具机构处于下死点时的侧面剖面图；

图5为第1实施例中所述当拉延模具机构处于上死点时的部分结构的正面剖面图；

图6为第2实施例中所述拉延模具的冲压方法的步骤流程图。

附图标记

1-上模座

2-凹模镶块

3-上模预压块

4-压边圈

5-拉延凸模

6-连接垫板

7-预压块安装底座

8-限位支撑柱

9-气缸

10-L型盖板

11-T型限位块

12-预压块墩死块

13-预压氮气弹簧

14-下模座

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，本申请中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、底…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。进一步地，在申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实施例提供了一种拉延模具机构，通过提前对起皱区域进行预压防止产品起皱、叠料，并且通过预压产品改善板料成型过程中的受力，最终达成产品质量要求，此特殊的拉延模具机构在确保不更改产品造型的前提下完美的解决了产品起皱、叠料，解决的传统拉延工艺无法解决的问题。

如图1至图5所示，该拉延模具机构由上压单元，下压单元及限位机构组成。

所述上压单元包括上模座1，上凹模以及上模预压模块，所述上模座1和上凹模固定连接，所述上模座1用于驱动上凹模及上模预压模块进行上下移动。上模座1与冲压设备的驱动装置连接，在驱动装置的作用下能够驱动上凹模及上模预压模块进行上下移动；上模座1上设置有一连接垫板6，连接垫板6底部设置有若干预压氮气弹簧13，当处于初始阶段时，所述预压氮气弹簧13未被压缩，成自然伸缩状态。所述上凹模由若干凹模镶块2组成，若干凹模镶块2固定在冲床的工作台上，与上模座1配合进行板料的成形操作。所述上模预压模块用于提前接触并压紧特定区域板料，防止起皱，其包含上模预压块3、预压块安装底座7、预压块墩死块12。其中，所述上模预压块3安装在预压块安装底座7上，用于在冲压过程中提前接触并压紧板料，防止起皱。所述预压块安装底座7用于支撑和固定上模预压块3，所述预压块安装底座7由上模座1支撑且能随上模座1进行上下移动。且预压块安装底座7上固定连接有若干预压块墩死块12。

所述下压单元包括下模座14，压边圈4和拉延凸模5，压边圈4和拉延凸模5均设置于下模座14上，所述压边圈4设置于拉延凸模5周圈，所述压边圈4与拉延凸模5上放置拉延板料，所述拉延凸模5固定设置于冲床上，不能进行上下移动，由上模预压块3对拉延凸模5上的板料进行预压。在下移的过程中，凹模镶块2与压边圈4闭合，固定并压紧板料，防止板料在冲压过程中移动。同时，在凹模镶块2的下压作用下，压边圈4与拉延凸模5之间能够进行相对位移。

所述气缸及限位机构由气缸9、T型限位块11和限位支撑柱8组成。限位支撑柱8与预压块安装底座7固定连接，能随其在上模座1的带动下在压边圈4上方上下移动，当限位支撑柱8随预压块安装底座7下行至下死点时，限位支撑柱8底部与压边圈4之间仍然存在间隙。气缸9与T型限位块11连接，位于压边圈4的两侧边缘，所述T型限位块11为倒T型，其两侧均覆盖有与其倒T型相适配的L型盖板10，气缸9能够驱动T型限位块11，控制其在工作位置和非工作位置之间切换。所述工作位置是指T型限位块11位于限位支撑柱8下方，使T型限位块11在压边圈4上顶住限位支撑柱8和预压块安装底座7；所述非工作位置是指T型限位块11与限位支撑柱8错开。所述T型限位块11在气缸9的驱动下，切换工作位置，使T型限位块11顶住限位支撑柱8，确保上凹模和压边圈4上行时，上模预压块3能同步上行，避免压坏产品。

整个模具冲压过程包括初始阶段，预压阶段，成形阶段和复位阶段。下述上死点和下死点分别为上模座1带动其他部件在冲压过程中的位移最高点及最低点。

在初始阶段，上压单元，下压单元及限位机构均处于初始状态，上压单元位于上死点，其组成部件均处于初始状态，如图5所示，连接垫板6底面的若干预压氮气弹簧13未被压缩处于自然状态，预压块安装底座7上的若干预压块墩死块12与连接垫板6之间存在一定间隙。下压单元中，压边圈4和拉延凸模5之间保持相对齐平，不存在相对位移。

在预压阶段，首先，气缸9带动T型限位块11使其处于非工作位置，确保T型限位块11与限位支撑柱8错开。接着上压单元开始从上死点向下移动，在上模座1的带动下，连接垫板6带着预压氮气弹簧13、预压块安装底座7带着上模预压块3以及凹模镶块2开始同步下降，彼此之间不存在相对位移。在下移的过程中，凹模镶块2与压边圈4首先闭合，固定并压紧板料，防止板料在冲压过程中移动。上模座1带动镶块凹模2继续下行,拉延凸模5固定不动，压边圈4相对于拉延凸模5下移，在继续下行过程中，预压块安装底座7和上模预压块3的上模预压模块以及连接垫板6之间仍然保持同步下行，两者之间不存在相对位移。下行至到底前35mm时，上模预压块3提前接触到拉延凸模5并压紧其上的板料，防止板料起皱，此时上模预压块3停止下行。

在成型阶段，由于上模预压块3已经压在了固定的拉延凸模5上，所以预压块安装底座7和上模预压块3不会继续下行，连接垫板6带着预压氮气弹簧13仍然继续下行，下压单元中压边圈4也相对于拉延凸模5继续下行。在继续下行的过程中，上模预压块13开始被压缩，连接垫板6与预压块墩死块12之间的间隙开始减小至零，即当上模座1带动连接垫板6下行至连接垫板6接触到预压块墩死块12，整个上压单元和压边圈4均下行到了下死点。凹模镶块2压着压边圈4使其与拉延凸模5之间进行相对位移，使整体板料的型面成型。同时，预压块墩死块12在下死点时，对上模预压块3下面压着的预压区域进行强压，确保板料的成形质量。此时，限位支撑柱8与压边圈4之间仍然存在间隙。

在复位阶段，首先由气缸9带动T型限位块11至工作位置使T型限位块11顶住限位支撑柱8。接着上模座1带动凹模镶块2和连接垫板6上行，压边圈4与凹模镶块2同步上行至其初始高度，由于压边圈4上面设置有T型限位块11，因此T型限位块11带动限位支撑柱8随着压边圈4同步上行，限位支撑柱8又带动预压块安装底座7和上模预压块3与上模座1同步上行，即在上模座1的带动下，压边圈4、上模预压块3和凹模镶块2同步上行。上模预压块3和预压块安装底座7在T型限位块11的作用下与上模座1同步上行，避免上模预压块3压坏产品。当压边圈4上行至其初始高度，压边圈4与凹模镶块2分开，凹模镶块2继续上行，压边圈4不再上行，上模预压块3也暂时停止上行。上模座1继续上行35mm，此过程中由于预压块安装底座7与上模预压块3不再上行，而连接垫板6一直随着上模座1上行，所以预压氮气弹簧13开始复位至自然状态，连接垫板6和预压块安装底座7之间也开始出现间隙至初始状态。当预压氮气弹簧13复位至初始状态后，上模预压块3与上模座1继续同步上行至上死点，此时气缸9带动T型限位块11，让其处于非工作位置，确保T型限位块11与限位支撑柱8错开，完成一个工作循环。整个冲压过程中,通过气缸9带动T型限位块11，分别在工作位和非工作位切换，最终实现了连续正常压件，这样极大保留了产品原始造型设计，完美的解决了产品起皱、叠料的问题。

第2实施例

如图6所示，本实施例提供了一种拉延模具机构的冲压方法，采用第1实施例中所述的拉延模具机构实施，所述冲压过程包括初始阶段，预压阶段，成形阶段和复位阶段。

在初始阶段，上压单元，下压单元及限位机构均处于初始状态，上压单元位于上死点，其组成部件均处于初始状态，如图4所示，连接垫板6底面的若干预压氮气弹簧13未被压缩处于自然状态，预压块安装底座7上的若干预压块墩死块12与连接垫板6之间存在一定间隙。下压单元中，压边圈4和拉延凸模5之间保持相对齐平，不存在相对位移。

在预压阶段，首先，气缸9带动T型限位块11使其处于非工作位置，确保T型限位块11与限位支撑柱8错开。接着上压单元开始从上死点向下移动，在上模座1的带动下，连接垫板6带着预压氮气弹簧13、预压块安装底座7带着上模预压块3以及凹模镶块2开始同步下降，彼此之间不存在相对位移。在下移的过程中，凹模镶块2与压边圈4首先闭合，固定并压紧板料，防止板料在冲压过程中移动。上模座1带动镶块凹模2继续下行,拉延凸模5固定不动，压边圈4相对于拉延凸模5下移，在继续下行过程中，预压块安装底座7和上模预压块3的上模预压模块以及连接垫板6之间仍然保持同步下行，两者之间不存在相对位移。下行至到底前35mm时，上模预压块3提前接触到拉延凸模5并压紧其上的板料，防止板料起皱，此时上模预压块3停止下行。

在成型阶段，由于上模预压块3已经压在了固定的拉延凸模5上，所以预压块安装底座7和上模预压块3不会继续下行，连接垫板6带着预压氮气弹簧13仍然继续下行，下压单元中压边圈4也相对于拉延凸模5继续下行。在继续下行的过程中，上模预压块13开始被压缩，连接垫板6与预压块墩死块12之间的间隙开始减小至零，即当上模座1带动连接垫板6下行至连接垫板6接触到预压块墩死块12，整个上压单元和压边圈4均下行到了下死点，如图3图4所示。凹模镶块2压着压边圈4使其与拉延凸模5之间进行相对位移，使整体板料的型面成型。同时，预压块墩死块12在下死点时，对上模预压块3下面压着的预压区域进行强压，确保板料的成形质量。此时，限位支撑柱8与压边圈4之间仍然存在间隙。

在复位阶段，首先由气缸9带动T型限位块11至工作位置使T型限位块11顶住限位支撑柱8。接着上模座1带动凹模镶块2和连接垫板6上行，压边圈4与凹模镶块2同步上行至其初始高度，由于压边圈4上面设置有T型限位块11，因此T型限位块11带动限位支撑柱8随着压边圈4同步上行，限位支撑柱8又带动预压块安装底座7和上模预压块3与上模座1同步上行，即在上模座1的带动下，压边圈4、上模预压块3和凹模镶块2同步上行。上模预压块3和预压块安装底座7在T型限位块11的作用下与上模座1同步上行，避免上模预压块3压坏产品。当压边圈4上行至其初始高度，压边圈4与凹模镶块2分开，凹模镶块2继续上行，压边圈4不再上行，上模预压块3也暂时停止上行。上模座1继续上行35mm，此过程中由于预压块安装底座7与上模预压块3不再上行，而连接垫板6一直随着上模座1上行，所以预压氮气弹簧13开始复位至如图5所示的自然状态，连接垫板6和预压块安装底座7之间也开始出现间隙至初始状态。当预压氮气弹簧13复位至初始状态后，上模预压块3与上模座1继续同步上行至上死点，此时气缸9带动T型限位块11，让其处于非工作位置，确保T型限位块11与限位支撑柱8错开，完成一个工作循环。整个冲压过程中,通过气缸9带动T型限位块11，分别在工作位和非工作位切换，最终实现了连续正常压件，这样极大保留了产品原始造型设计，完美的解决了产品起皱、叠料的问题。

以上对本发明的具体实施例进行了描述，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

Claims (6)

1.一种拉延模具机构，其特征在于，包括上压单元、下压单元以及气缸及限位机构；

所述上压单元包括上模座，上凹模以及上模预压模块，所述上模座和上凹模固定连接，所述上模预压模块设置于上凹模中，能够相对于其他上凹模组件上下移动，用于提前接触并压紧特定区域板料，防止起皱；所述上模座在驱动装置的作用下能够驱动上凹模及上模预压模块进行上下移动；所述上模座上设置有一连接垫板，连接垫板底部设置有若干预压氮气弹簧；所述上凹模固定在冲床的工作台上，与上模座配合进行板料的成形操作；所述上模预压模块包含上模预压块、预压块安装底座，所述上模预压块安装在预压块安装底座上，所述预压块安装底座由上模座支撑且能随上模座进行上下移动；预压块安装底座上固定连接有若干预压块墩死块；

所述下压单元包括压边圈和拉延凸模，所述压边圈设置于拉延凸模周圈，所述压边圈与拉延凸模上放置冲压板料，压边圈与拉延凸模之间能够进行相对位移；

所述气缸及限位机构包括气缸、T型限位块和限位支撑柱；所述限位支撑柱与预压块安装底座固定连接，能随其在上模座的带动下上下移动；气缸与T型限位块连接，位于压边圈与限位支撑柱之间，气缸能驱动T型限位块在压边圈上顶住限位支撑柱或者从限位支撑柱中退出。

2.根据权利要求1所述的拉延模具机构，其特征在于，所述上凹模由若干凹模镶块组成。

3.一种拉延模具的冲压方法，其特征在于，采用权利要求1至2中任一权利要求所述的拉延模具机构实施，模具冲压过程包括初始阶段，预压阶段，成形阶段和复位阶段；

在初始阶段，上压单元位于上死点，连接垫板底面的若干预压氮气弹簧未被压缩处于自然状态，预压块安装底座上的若干预压块墩死块与连接垫板之间存在间隙；下压单元中，压边圈和拉延凸模之间保持相对齐平，不存在相对位移；

在预压阶段，首先，气缸带动T型限位块与限位支撑柱错开；接着在上模座的带动下，整个上压单元同步下降；在下移的过程中，凹模镶块与压边圈首先闭合，固定并压紧板料，防止板料在冲压过程中移动；上模座带动凹模镶块继续下行,拉延凸模固定不动，使压边圈相对于拉延凸模下行，当上压单元下行至距离下死点预设距离时，上模预压块提前接触到拉延凸模并压紧其上的板料，防止板料起皱；

在成型阶段，上模预压块停止下行，连接垫板带着预压氮气弹簧继续下行，下压单元中压边圈也相对于拉延凸模继续下行至下死点；在下死点上，预压块墩死块抵在连接垫板上，预压块墩死块对预压区域做一次强压；

在复位阶段，气缸带动T型限位块使其顶住限位支撑柱，上模座上行，同时预压块和预压块安装底座在T型限位块的作用下与上模座同步上行，上模座上行到凹模镶块与压边圈分开，此时上模预压块高度位置保持不变，上模座继续上行预设距离使预压氮气弹簧完全复位，不再受到压缩，然后上模预压块与上模座同步上行至上死点；

上述上死点和下死点分别为上模座带动其他部件在冲压过程中的位移最高点及最低点。

4.根据权利要求3所述的拉延模具的冲压方法，其特征在于，在继续下行过程中，预压块安装底座和上模预压块的上模预压模块以及连接垫板之间仍然保持同步下行，两者之间不存在相对位移。

5.根据权利要求3所述的拉延模具的冲压方法，其特征在于，在预压块墩死块对预压区域做强压时，限位支撑柱与压边圈之间仍然存在间隙。

6.根据权利要求3所述的拉延模具的冲压方法，其特征在于，在预压阶段和复位阶段中的预设距离均为35mm。