專利名稱：一種加工高張力材料零件的拉延模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模具結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
為了減少汽車尾氣排放量，同時(shí)提高的車身碰撞安全性能，目前的汽車設(shè)計(jì)都力求在保證汽車安全性的同時(shí)，盡量減輕汽車各部件的重量。鑒于此，高張力材料被現(xiàn)代汽車制造業(yè)廣泛使用已成為一種趨勢。根據(jù)國際上對超輕鋼汽車的研究(ULSAB-AVC)，把屈服強(qiáng)度在21(T550MPa范圍內(nèi)的鋼板稱為高強(qiáng)度鋼板；屈服強(qiáng)度大于550MPa的鋼板稱為超高強(qiáng)度鋼板。根據(jù)強(qiáng)化機(jī)理的不同又分為普通高強(qiáng)度鋼板和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板。其中，普通高強(qiáng)度鋼板主要包括高強(qiáng)度IF (無間隙原子)鋼、烘烤硬化鋼、含磷(P)鋼、各向同性(IS)鋼、碳-錳(C-Mn)鋼和高強(qiáng)度低合金(HSLA)鋼。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼主要包括雙相(DP)鋼、相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼、復(fù)相(CP)鋼、 貝氏體(BP)鋼和馬氏體(MP)鋼等。如本文中所述零件由國內(nèi)寶鋼公司生產(chǎn)的DP780材料， 其屈服強(qiáng)度500-650MPa，抗拉強(qiáng)度不小于780MPa，延伸率10(DP即雙相鋼，由鐵素體和馬氏體組成，馬氏體以孤島的形式分布在鐵素體基體上，其中馬氏體的含量在5 20%，材料的強(qiáng)度隨馬氏體含量的增加而增加，強(qiáng)度范圍是50(Tl200Mpa。雙相鋼具有較低的曲強(qiáng)比，較高的加工硬化指數(shù)，高的烘烤硬化性能、沒有屈服延伸和室溫時(shí)效等特點(diǎn))。高張力材料不僅強(qiáng)度高，成型性好，更重要的它可以滿足在減輕重量的同時(shí)增加安全性。但是，高張力零件成型目前存在以下四個(gè)難點(diǎn)1、成型壓力大，普通壓機(jī)不能滿足成型力的要求；2、成型模擬不準(zhǔn)確，零件最容易出現(xiàn)的反彈和扭曲現(xiàn)象，用一般的模擬軟件提供的結(jié)果實(shí)用性差。3、 成型極限受到嚴(yán)格限制，高張力材料一般俗稱“雙高”，抗拉極限高(抗拉強(qiáng)度在600Mpa以上)、屈服極限高。因此制作封閉式拉延的零件，其拉延深度受限。4、零件精度難以控制，由于零件反彈和扭曲造成精度很難達(dá)到理想值。根據(jù)申請人對現(xiàn)有普通金屬板材成型模具應(yīng)用到高張力材料零件的成型中的研究發(fā)現(xiàn)，采用的普通成型模具中，其中拉延模具的結(jié)構(gòu)對高張力鈑件成型產(chǎn)生較大影響?，F(xiàn)有的拉延模具是在壓邊圈或上模上設(shè)置拉延筋，該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是當(dāng)模具向下運(yùn)動時(shí)，壓邊圈將材料壓死同時(shí)向下運(yùn)動時(shí)拉延筋就已經(jīng)開始對材料起作用，使板材沒有充分的塑性變形，工序件的定形性不強(qiáng)，當(dāng)零件經(jīng)過切邊工序后反彈和扭曲現(xiàn)象嚴(yán)重，這樣為克服反彈現(xiàn)象對整形模提出了更高的要求，從而增加了整形模具的制造和調(diào)試周期。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的、用于加工高張力材料零件的拉延模具，使其在高張力材料拉延過程中，防止和克服材料的反彈和扭曲。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種加工高張力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、壓邊圈、壓料面鑲塊、傳力桿和墩死塊。為了克服現(xiàn)有的常規(guī)模具結(jié)構(gòu)的不足，將上?；驂哼吶ι系睦咏?檻)更改為獨(dú)立的浮動拉延筋，浮動拉延筋安裝在在所述壓邊圈及壓料面鑲塊中，位于凸模的前后兩側(cè)或單側(cè)；浮動拉延筋下端設(shè)置墊塊，墊塊位于傳力桿上，傳力桿下端通過墩死塊與下模座連接，在浮動拉延筋下端與墊塊之間還設(shè)置有可調(diào)節(jié)墊片；浮動拉延筋的高度在模具初始狀態(tài)下高出壓邊圈壓料面鑲塊3-4mm，但可根據(jù)個(gè)別零件實(shí)際走料需求可等于或低于壓邊圈的壓料面鑲塊，而在當(dāng)壓邊圈運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)達(dá)到極值，高出壓邊圈的壓料面鑲塊 5-25mm。為了保證強(qiáng)度，浮動拉延筋不宜設(shè)計(jì)得太高，它在壓邊圈內(nèi)浮動，因此需要壓邊圈提供一定的空間，它下端與墊塊連接成一個(gè)整體，然后通過安裝在壓邊圈中間的傳力桿與下模座浮動連接，因此在浮動拉延筋與墊塊之間設(shè)置調(diào)整墊片，調(diào)節(jié)初始狀態(tài)的高度；另外浮動拉延筋墩死塊下也可設(shè)置調(diào)整墊片，調(diào)節(jié)終止?fàn)顟B(tài)下的高度，所以調(diào)整墊片可配套準(zhǔn)備有具有不同厚度的多片，以根據(jù)需要使用，從而達(dá)到調(diào)整浮動拉延筋初始和終止時(shí)高度的目的。另外，浮動拉延筋可以為一整條，或分?jǐn)嗟娜舾蓷l。以下是利用上述拉延模具對高張力材料零件進(jìn)行拉延的工藝過程首先，根據(jù)樣件反彈程度及法蘭邊狀態(tài)和借助CAE分析來確定浮動拉延筋的初始安裝高度，然后與墊塊固定后安裝在壓邊圈內(nèi)；通過安裝在壓邊圈內(nèi)的傳力桿與下模座進(jìn)行浮動連接。然后將高張力板材放到壓邊圈上，使上模向下運(yùn)動，下行到一定位置，與壓邊圈一起將材料壓死，此時(shí)模具的工作狀態(tài)與常規(guī)模具結(jié)構(gòu)一致；壓邊圈同時(shí)再向下運(yùn)動，當(dāng)上模繼續(xù)下行到一定位置，壓邊圈的傳力桿與下模座上的浮動拉延筋墩死塊接觸時(shí)，浮動拉延筋從壓邊圈中逐漸升出，對材料施加反向的拉力，到模具運(yùn)行帶下死點(diǎn)時(shí)，浮動拉延筋高度達(dá)到峰值，零件形狀固化完成。可見，本實(shí)用新型突出的結(jié)構(gòu)改進(jìn)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面1、將普通的拉延筋改為浮動拉延筋并浮動安裝在壓邊圈內(nèi)，初始狀態(tài)與普通拉沿筋結(jié)構(gòu)相似，隨著壓邊圈的下移，浮動拉延筋逐漸再升出壓料面，使材料的進(jìn)料阻力逐漸增加，并且在下死點(diǎn)的時(shí)候由浮動拉延筋給材料施加強(qiáng)大的反向拉力以致大于屈服極限，從而達(dá)到零件尺寸固化的目的。2、該模具結(jié)構(gòu)滿足了原始傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式，在初始狀態(tài)下同樣可存在拉沿筋，通過浮動拉延筋與其墊塊之間，調(diào)節(jié)初始狀態(tài)下的拉沿筋高度。3、浮動拉延筋終止時(shí)太高，零件易破；太矮，不能達(dá)到材料塑變極限。因此在浮動拉延筋傳力桿與墩死塊之間均嵌有高度可調(diào)的墊片，通過該處墊片調(diào)節(jié)滿足終止時(shí)的高度，在試模時(shí)可以通過調(diào)整墊片數(shù)量使浮動拉延筋的高度達(dá)到最優(yōu)值。高張力鈑件拉延模試模，一般工作量很大，因此墊片的使用可以大大降低試模時(shí)的難度和周期，在試模時(shí)可通過快速調(diào)整墊片數(shù)量，從而調(diào)整筋的高度，最終可對比各種高度下的零件品質(zhì)，從而達(dá)到快速優(yōu)選的結(jié)果。本實(shí)用新型主要適用于抗拉強(qiáng)度600Mpa或以上的高張力板零件的成型工藝，可使板材充分塑性變形，減小零件反彈和扭曲的趨勢，從而達(dá)到零件尺寸固化的目的。
圖1為需要用高張力板材制造的汽車前橫梁前圍板部構(gòu)件簡圖；圖2為本拉延模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3飛為本拉延模具運(yùn)動狀態(tài)過程中示意圖；圖6為浮動拉延筋部位的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
圖1為需要用高張力板材制造的汽車前橫梁前圍板部構(gòu)件A的簡圖，該零件屬于安全性能零件，在車身上的作用很重要。該零件特點(diǎn)為1、零件拉延深度較深，局部達(dá)到 120mm以上，材料流動不充分，容易破裂。2、零件選用的材料為DP800，屬于典型的“雙高”零件，其回彈量難以估計(jì)，且通過后續(xù)整形改善困難。如圖2所示，本拉延模具包括有上模座1、下模座7、壓邊圈9、壓料面鑲塊4、浮動拉延筋2、墩死塊6、傳力桿5、壓機(jī)頂桿8等。其模具機(jī)構(gòu)與一般拉延模具較為相似，區(qū)別在于壓邊圈上的浮動拉延筋。結(jié)合圖6所示浮動拉延筋2安裝在在壓邊圈9及壓料面鑲塊 4中，位于凸模的前后兩側(cè)或單側(cè)。浮動拉延筋下端設(shè)置墊塊10，墊塊位于傳力桿5上，傳力桿下端通過墩死塊6與下模座6浮動連接，在浮動拉延筋下端與墊塊之間還設(shè)置有可調(diào)節(jié)墊片11。浮動拉延筋的高度在模具初始狀態(tài)下高出壓邊圈壓料面鑲塊3-4mm，但可根據(jù)個(gè)別零件實(shí)際走料需求可等于或低于壓邊圈的壓料面鑲塊，而在當(dāng)壓邊圈運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)達(dá)到極值，高出壓邊圈的壓料面鑲塊5-25mm。安裝時(shí)，首先浮動拉延筋通過螺栓鎖附在墊塊上。其次，通過傳力桿與浮動拉延筋墩死塊，將浮動拉延筋所受到的Z向壓力傳遞到下模座上。最后，通過壓料面鑲塊來限制浮動拉延筋正Z向的位置移動，防止其與壓料面鑲塊脫離。下面根據(jù)浮動拉延筋組件在沖壓過程中的各種狀態(tài)(圖3 圖5))，簡述各個(gè)部件的作用首先，根據(jù)理論分析的零件反彈程度及法蘭邊狀態(tài)確定浮動拉延筋2的安裝高度，通過調(diào)節(jié)浮動拉延筋墩死塊6下方的可調(diào)節(jié)墊片來調(diào)整浮動拉延筋下死點(diǎn)的高度；然后，將高張力板材放到壓邊圈上，上模座1向下運(yùn)動，下行到與壓邊圈9接觸，將材料壓死，此時(shí)浮動拉延筋與壓料面鑲塊有一個(gè)相對高度值，可通過調(diào)節(jié)浮動拉延筋與墊塊之間的可調(diào)節(jié)墊片來調(diào)整，見圖4。上模座1與壓邊圈9繼續(xù)向下運(yùn)動，浮動拉延筋2從壓料面鑲塊的凹槽中逐漸頂出，對材料施加反向的拉力，材料流動逐漸減弱；當(dāng)?shù)侥＞哌\(yùn)行帶下死點(diǎn)時(shí)，浮動拉延筋高度達(dá)到最高值，這樣材料拉應(yīng)力瞬間加大，超過材料的屈服極限，零件形狀固化完成，見圖5。
權(quán)利要求1.一種加工高張力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、壓邊圈、壓料面鑲塊、傳力桿和墩死塊，其特征在于還包括有浮動拉延筋，所述浮動拉延筋安裝在所述壓邊圈及壓料面鑲塊中，位于凸模的前后兩側(cè)或單側(cè)；浮動拉延筋下端設(shè)置墊塊，墊塊位于傳力桿上，傳力桿下端通過墩死塊與下模座連接，在浮動拉延筋下端與墊塊之間還設(shè)置有可調(diào)節(jié)墊片；浮動拉延筋的高度在模具初始狀態(tài)下高出壓邊圈壓料面鑲塊3-4mm、或等于或低于壓邊圈的壓料面鑲塊，而在當(dāng)壓邊圈運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)達(dá)到極值，高出壓邊圈的壓料面鑲塊 5-25mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工高張力材料零件的拉延模具，其特征在于在傳力桿下端的墩死塊下也嵌有可調(diào)節(jié)墊片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工高張力材料零件的拉延模具，其特征在于所述調(diào)整墊片配套準(zhǔn)備有具有不同厚度的多片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工高張力材料零件的拉延模具，其特征在于所述浮動拉延筋為一整條，或分?jǐn)嗟娜舾蓷l。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種加工高張力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、壓邊圈、壓料面鑲塊、傳力桿和墩死塊。為了克服現(xiàn)有的常規(guī)模具結(jié)構(gòu)的不足，將上?；驂哼吶ι系睦咏?檻)更改為獨(dú)立的浮動拉延筋，浮動拉延筋安裝在在壓邊圈及壓料面鑲塊中，位于凸模的前后兩側(cè)或單側(cè)；浮動拉延筋下端設(shè)置墊塊,墊塊位于傳力桿上，傳力桿下端通過墩死塊與下模座浮動連接，在浮動拉延筋下端與墊塊之間還設(shè)置有可調(diào)節(jié)墊片；浮動拉延筋的高度在模具初始狀態(tài)下高出壓邊圈壓料面鑲塊3-4mm，或等于或低于壓邊圈的壓料面鑲塊，而在當(dāng)壓邊圈運(yùn)行到下死點(diǎn)時(shí)達(dá)到極值，高出壓邊圈的壓料面鑲塊5-25mm。本拉延模具能在高張力材料拉延過程中防止和克服材料的反彈和扭曲。
文檔編號B21D37/10GK202224531SQ20112036902
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者張?jiān)? 楊曉東, 胡舒 申請人:聯(lián)偉汽車零部件(重慶)有限公司