一種沖壓成型方法及模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種沖壓成型方法及模具，包含有兩個加工工序，所述第一工序為成型加工，將平板材料截面由直線狀態(tài)加工到W字形的狀態(tài)，W工件側(cè)壁與水平方向角度在30度至60度之間；所述第二工序為直接采用側(cè)向整形工序，將第一工序的半成品形狀加工至幾字形產(chǎn)品形態(tài)；沖壓件調(diào)試階段，根據(jù)沖壓件回彈的實際數(shù)據(jù)，在第二工序基礎(chǔ)上進行回彈調(diào)試、整改。本發(fā)明有效的減輕了現(xiàn)有技術(shù)中高強鋼沖壓件的側(cè)壁弧形面質(zhì)量缺陷嚴重的問題，還節(jié)省了工藝工序，減少了模具開發(fā)成本。
【專利說明】一種沖壓成型方法及模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于沖壓成型領(lǐng)域，具體是指一種沖壓成型方法及模具。
【背景技術(shù)】
[0002]高強鋼板在汽車領(lǐng)域被逐漸普通應(yīng)用，高強鋼板的成形方法及模具也被區(qū)分性的與普通鋼板特殊研究；高強鋼板的工藝特點在于，易回彈，導(dǎo)致高強鋼零件的整體尺寸精度較差，進而影響其所在分總成及車身精度。
[0003]現(xiàn)沖壓成型主要采用兩種技術(shù)方案，分別為拉延工藝和成型翻邊工藝。
[0004]拉延工藝如圖1所示，完成產(chǎn)品沖壓成型，共需要二到三個工序；第一工序為拉延，拉延至產(chǎn)品形狀，因為高強鋼回彈(在本例中主要指側(cè)壁的回彈)的存在，第一工序僅能使工件接近產(chǎn)品形狀，因此第二工序整形是必須的。第二工序通過扣除回彈量進行整形，使其回彈后恰好與產(chǎn)品形狀相符，由于扣除回彈量需要調(diào)整一定的側(cè)壁角度，從而補償其回彈。整形在工藝上有正向整形和側(cè)向整形之分，正向整形只適合側(cè)壁與豎直方向的角度的情況，而側(cè)向整形則可以實現(xiàn)側(cè)壁與豎直方向的角度的情況。
[0005]目前技術(shù)水平下，對沖壓鈑金件的回彈量及所需補償量還無法準(zhǔn)確預(yù)測，因此會出現(xiàn)正向整形已無法滿足解決回彈的現(xiàn)實情況下，需要增加側(cè)向整形工序，即第三工序；或設(shè)計前期直接進行側(cè)整形的設(shè)計，取代第二工序，實現(xiàn)兩個工序完成沖壓件成型。正整形無法滿足解決回彈的情況是指，如附圖3所示，產(chǎn)品側(cè)壁與豎直方向的角度較小(如2度拔模角)，而解決側(cè)壁回彈(需要扣除3度的補償角度)，扣除回彈補償角度后就出現(xiàn)了負角的情況，正向整形無法實現(xiàn)。
[0006]成型翻邊工藝如圖2A所示，成形翻邊工藝中，成型類模具共需要三個工序，第一工序?qū)Τ叽绮煤玫匿摪?點劃線所示)進行成形翻邊加工，加工至實線所示；第二工序進行二次翻邊，將點劃線所示加工至實線所示；因存在高強鋼的回彈，尺寸精度難以達標(biāo)，需要進行回彈的校正，因角度問題，在第二工序無法解決回彈時，需要增開第三工序側(cè)向整形工序，但第三工序不能替代第二工序，第三工序必須以第二工序為基礎(chǔ)，對第二工序進行補充。如預(yù)測失誤較大時，還會出現(xiàn)附圖2B的所示情況，設(shè)計時規(guī)劃了第三序正向整形，實物調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)無法滿足質(zhì)量要求，而被迫增加第四工序側(cè)向整形。
[0007]拉延工藝有兩個缺點，一、成本高，因回彈量的不可預(yù)測，第三工序即側(cè)向整形難以節(jié)省，否則產(chǎn)品尺寸精度比較差，因此模具開發(fā)成本高；二、產(chǎn)品質(zhì)量差，除回彈外，易出現(xiàn)立壁面的不平整，立壁面成弧形，原因是如附圖1，拉延成形過程中，直接從平板料狀態(tài)成形至接近產(chǎn)品狀態(tài)，接近90度變形，形狀變化劇烈，且變形過程中，如附圖4，僅靠拉延凹?？谔幍耐筊角與板料接觸并促使板料逐步成形至接近產(chǎn)品形狀，與R角接觸并變形后的板料處有內(nèi)應(yīng)力的積聚，在拉延結(jié)束后，板料的立壁面難以避免的變成了弧形面，(見附圖4A)且弧形面與立壁面的深度強相關(guān)，深度越大，立壁面上的弧形面越明顯。
[0008]成型翻邊工藝有兩個缺點，一、成本高，至少需要三個工序，甚至4個工序，造成模具成本高；二、質(zhì)量差，與方案I 一樣，側(cè)壁面上的弧形面難以避免，原因同理，由翻邊凹模口處的凸R角接觸并促使平板料最終劇烈變化接近90度，達到與產(chǎn)品形狀接近，內(nèi)應(yīng)力的積聚，導(dǎo)致翻邊加工結(jié)束后，沖壓件沒有模腔約束，內(nèi)應(yīng)力釋放，最終出現(xiàn)與產(chǎn)品面形狀不相符的弧形面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有沖壓成型方法提出改進技術(shù)方案，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中模具開發(fā)成本高及出現(xiàn)弧形面的質(zhì)量問題。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0011 ] 一種沖壓成型方法，包含有兩個加工工序，所述第一工序為成型加工，將平板材料截面由直線狀態(tài)加工到W字形的狀態(tài)，W工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間；
[0012]所述第二工序為直接采用側(cè)向整形工序，將第一工序的半成品形狀加工至幾字形產(chǎn)品形態(tài)；
[0013]沖壓件調(diào)試階段，根據(jù)沖壓件回彈的實際數(shù)據(jù)，在第二工序基礎(chǔ)上進行回彈調(diào)試、整改。
[0014]所述W工件側(cè)壁與水平方向的角度選擇按以下方式:
[0015]I)角度介于O度與產(chǎn)品狀態(tài)之間；
[0016]2)側(cè)壁最大深度與產(chǎn)品件上平面寬度比小于1:1.5時，角度選擇大于45度，深寬比大于1:1.5時，角度需小于45度。
[0017]所述產(chǎn)品的幾字形法蘭邊寬度大時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為雙M字形疊加組合的狀態(tài)；所述法蘭寬度值> 35_。
[0018]所述產(chǎn)品的幾字形為無邊法蘭時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒V字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。
[0019]所述產(chǎn)品的幾字形為一側(cè)有法蘭邊時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒N字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。
[0020]—種沖壓成型模具，包括有第一工序模具和第二工序模具；
[0021]所述第一工序模具包括有，下模、下模托芯、下模成型鑲塊、上模、上模壓芯、上模成型鑲塊、定位板和氮氣彈簧組件及氮氣彈簧安裝墊板；所述下模托芯上下滑動安裝于下模中，下模成型鑲塊安裝在下模托芯中，下模托芯通過頂床頂桿提供彈性力源；上模壓芯上下滑動安裝于上模中，上模成型鑲塊固定安裝于上模上，氮氣彈簧組件的非活動部分倒裝于上模中，其活塞桿下端與上模壓芯上表面接觸配合，為上模壓芯提供彈力力源；所述下模成型鑲塊的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的W型下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊下表面與上模壓芯的下表面組合，與沖壓件半成品的W上表面形狀型相適應(yīng)。
[0022]所述下模成型鑲塊，分為3個部分，中間部分與上模壓芯的下表面形狀相適應(yīng)、兩側(cè)部分分別與上模成型鑲塊的左右兩部分相適應(yīng)。
[0023]所述下模成型鑲塊的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊下表面與上模壓芯的下表面組合，與沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的上表面形狀型相適應(yīng)。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]本發(fā)明有效的減輕了現(xiàn)有技術(shù)中高強鋼沖壓件的側(cè)壁弧形面質(zhì)量缺陷嚴重的問題，還節(jié)省了工藝工序，減少了模具開發(fā)成本。
[0026]如上所述，弧形面質(zhì)量缺陷問題，采用“W”型或接近“W”字型的成形工藝，將現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)壁大角度沖壓加工，合理的分工到第一工序和第二工序加以實現(xiàn)，變?yōu)榉植健⑿〗嵌燃庸?，有效的減少了側(cè)壁大角度加工成形而產(chǎn)生的材料內(nèi)應(yīng)力積聚，進而減輕了弧形面質(zhì)量缺陷的發(fā)生幾率和程度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)拉延工藝圖；
[0028]圖2A為現(xiàn)有技術(shù)三工序成形翻邊工藝圖；
[0029]圖2B為現(xiàn)有技術(shù)四工序成形翻邊工藝圖；
[0030]圖3為圖2A正向整形無法實現(xiàn)的示例圖；
[0031]圖4為現(xiàn)技術(shù)拉延工藝側(cè)壁弧形面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4A為現(xiàn)技術(shù)拉延工藝側(cè)壁弧形面產(chǎn)生原理示意圖；
[0033]圖5A為本發(fā)明W形成形工藝中的沖壓件產(chǎn)品斷面示意圖；
[0034]圖5B為本發(fā)明W形成形工藝中第一工序成形示意圖；
[0035]圖5C為本發(fā)明W形成形工藝中第二工序側(cè)翻邊側(cè)整形示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明W形成形工藝中第一工序成型模具剖視圖；
[0037]圖7為本發(fā)明W形成形工藝中第一工序另一成型模具剖視圖。
【具體實施方式】
[0038]以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0039]實施例一
[0040]如圖5A至圖5C所示，一種沖壓成型方法，包含有兩個加工工序，所述第一工序為成型加工，將平板材料截面由直線狀態(tài)加工到W字形的狀態(tài)，W工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間；
[0041]所述第二工序為直接采用側(cè)向整形工序，將第一工序的半成品形狀加工至幾字形產(chǎn)品形態(tài)；
[0042]沖壓件調(diào)試階段，根據(jù)沖壓件回彈的實際數(shù)據(jù)，在第二工序基礎(chǔ)上進行回彈調(diào)試、整改。
[0043]所述W工件側(cè)壁與水平方向的角度選擇按以下方式:
[0044]I)角度介于O度與產(chǎn)品狀態(tài)之間；
[0045]2)側(cè)壁最大深度與產(chǎn)品件上平面寬度比小于1:1.5時，角度選擇大于45度，深寬比大于1:1.5時，角度需小于45度。
[0046]如圖6至圖7所不,一種沖壓成型模具,包括有第一工序模具和第二工序模具；
[0047]所述第一工序模具包括有，下模2、下模托芯1、下模成型鑲塊3、上模6、上模壓芯
7、上模成型鑲塊5、定位板4和氮氣彈簧組件8及氮氣彈簧安裝墊板9 ;所述下模托芯I上下滑動安裝于下模2中，下模成型鑲塊3安裝在下模托芯I中，下模托芯I通過機床頂桿提供彈性力源；上模壓芯7上下滑動安裝于上模6中，上模成型鑲塊5固定安裝于上模6上，氮氣彈簧組件8的非活動部分通過氮氣彈簧安裝墊板9倒裝于上模6中，其活塞桿下端與上模壓芯7上表面接觸配合，為上模壓芯7提供彈力力源；所述下模成型鑲塊3的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的W型下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊5下表面與上模壓芯7的下表面組合，與沖壓件半成品的W上表面形狀型相適應(yīng)。
[0048]所述下模成型鑲塊，分為3個部分，中間部分與上模壓芯的下表面形狀相適應(yīng)、兩側(cè)部分分別與上模成型鑲塊的左右兩部分相適應(yīng)，見圖7所示。
[0049]第一工序成形過程為:
[0050]下模托芯I在機床頂桿作用下，處于上浮狀態(tài)，上模壓芯7在自重及氮氣彈簧組件8作用下，處于伸展?fàn)顟B(tài)；把尺寸裁好的鋼板平板放置于下模托芯I上，用定位板4對鋼板平板進行邊界定位，隨上模6在機床滑塊作用下逐步下行，上模壓芯7首先接觸鋼板平板，并與下模成型鑲塊3的中間部分一起配合壓住板料，對板料進行初步加工，完成板料與上模壓芯7接觸部位具備W型沖壓件的一部分特征，在此過程中下模成型鑲塊3及與其固定安裝的下模托芯1，受力下行，但下行速度小于上模壓芯7受反作用力而壓縮氮氣彈簧組件8回程的速度；上模6繼續(xù)下行，與上模壓芯7接觸的氮氣彈簧組件8進一步壓縮，上模壓芯7回退到某一位置，上模成型鑲塊5也開始接觸鋼板板料，并在下模成型鑲塊3配合下，最終將鋼板料完全加工成W型沖壓半成品件，完成弟一工序加工。
[0051]因為板料從平板料狀態(tài)加工到W型狀態(tài)，其側(cè)壁部分變化幅度小，成型深度較現(xiàn)有技術(shù)淺，角度變化在45度左右,遠小于接近90度的角度變化,使上模成型鑲塊的凸R角對板料的作用相對平緩、柔和，內(nèi)應(yīng)力積聚大大減少，弧形面缺陷輕微。第二工序側(cè)向整形時，弧形面不加重。
[0052]第二工序模具結(jié)構(gòu)原理與現(xiàn)有技術(shù)中的帶有斜楔機構(gòu)的側(cè)向整形模具相同。其中，側(cè)向整形鑲塊安裝在斜楔機構(gòu)上，根據(jù)沖壓件調(diào)試與整改需要，可以方便的拆毀、加工，進而完成側(cè)壁回彈的質(zhì)量解決。需要注意的是，側(cè)向整形的斜楔運動方向與水平面的夾角要大于W形工件的左右端面與水平面的夾角，否則會產(chǎn)生側(cè)向整形鑲塊向工件靠近時與W形工件左右兩端面干涉。
[0053]實施例二
[0054]所述產(chǎn)品的幾字形法蘭邊寬度大時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為雙M字形疊加組合的狀態(tài)；所述法蘭寬度值> 35_。
[0055]本發(fā)明還適用于:無法蘭邊的“η”字型沖壓件，或者一側(cè)有法蘭邊，另一側(cè)無法蘭邊的制件，應(yīng)用本發(fā)明時，第一工序的半成品形狀可以仍完全延用“W”字型形狀；也可作相應(yīng)變動改為側(cè)壁開口，與水平方向呈30度到60度夾角的倒“V”字型形狀或者“N字型”，只要使側(cè)壁成形不一步到位，而將其分別在第一工序和第二工序分步完成即可解決回彈和弧形面質(zhì)量差的問題。特別的，當(dāng)無法蘭邊的“η”字型沖壓件側(cè)壁較深時，且側(cè)壁面還具有豎向臺階或類似特征時，應(yīng)用本發(fā)明的倒“V”字型工藝，側(cè)壁質(zhì)量更好，優(yōu)勢更為明顯。
[0056]所述產(chǎn)品的幾字形為無邊法蘭時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒V字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。
[0057]所述產(chǎn)品的幾字形為一側(cè)有法蘭邊時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒N字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。[0058]所述下模成型鑲塊的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊下表面與上模壓芯的下表面組合，與沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的上表面形狀型相適應(yīng)。
[0059]本發(fā)明不僅適用于規(guī)則形狀的沖壓件，還適用于不完全規(guī)則、不對稱的件，兩側(cè)的側(cè)壁深度相差較大，同一側(cè)的側(cè)壁深度也相差較大，且法蘭邊形狀有較多臺階，但同樣可采用W字形成型工藝:第一工序，將平板鋼板加工成不對稱的W字形狀，再通過第二工序的側(cè)向整形加工，進而完成沖壓件產(chǎn)品形狀的沖壓加工，第一二工序的加工內(nèi)容分工與實施例一和二原理和效果同樣地，只用兩個工序，即完成產(chǎn)品的沖壓成型加工。
[0060]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種沖壓成型方法，其特征在于:包含有兩個加工工序，所述第一工序為成型加工，將平板材料截面由直線狀態(tài)加工到W字形的狀態(tài)，W工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間； 所述第二工序為 直接采用側(cè)向整形工序，將第一工序的半成品形狀加工至幾字形產(chǎn)品形態(tài)； 沖壓件調(diào)試階段，根據(jù)沖壓件回彈的實際數(shù)據(jù)，在第二工序基礎(chǔ)上進行回彈調(diào)試、整 改。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成型方法，其特征在于:所述W工件側(cè)壁與水平方向的角度選擇按以下方式: 1)角度介于O度與產(chǎn)品狀態(tài)之間； 2)側(cè)壁最大深度與產(chǎn)品件上平面的寬度比小于1:1.5時，角度選擇大于45度，深寬比大于1:1.5時,角度需小于45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成型方法，其特征在于:所述產(chǎn)品的幾字形法蘭邊寬度大時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為雙M字形疊加組合的狀態(tài)；所述法蘭寬度值≥35mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成型方法，其特征在于:所述產(chǎn)品的幾字形為無邊法蘭時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒V字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓成型方法，其特征在于:所述產(chǎn)品的幾字形為一側(cè)有法蘭邊時，第一工序?qū)⑵桨宀牧辖孛嬗芍本€狀態(tài)加工為倒N字形的狀態(tài)，工件側(cè)壁與水平方向的角度在30度至60度之間。
6.—種沖壓成型模具,包括有第一工序模具和第二工序模具；其特征在于: 所述第一工序模具包括有，下模、下模托芯、下模成型鑲塊、上模、上模壓芯、上模成型鑲塊、定位板和氮氣彈簧組件及氮氣彈簧安裝墊板；所述下模托芯上下滑動安裝于下模中，下模成型鑲塊安裝在下模托芯中，下模托芯通過沖壓機床頂桿提供彈性力源；上模壓芯上下滑動安裝于上模中，上模成型鑲塊固定安裝于上模上，氮氣彈簧組件的非活動部分倒裝于上模中，其活塞桿下端與上模壓芯上表面接觸配合，為上模壓芯提供彈力力源；所述下模成型鑲塊的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的W型下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊下表面與上模壓芯的下表面組合，與沖壓件半成品的W上表面形狀型相適應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖壓成型模具，其特征在于:所述下模成型鑲塊，分為3個部分，中間部分與上模壓芯的下表面形狀相適應(yīng)、兩側(cè)部分分別與上模成型鑲塊的左右兩部分相適應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖壓成型模具，其特征在于:所述下模成型鑲塊的上表面與第一工序中的沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的下表面形狀相適應(yīng)；上模成型鑲塊下表面與上模壓芯的下表面組合，與沖壓件半成品的倒V型、雙M型或倒N字形的上表面形狀型相適應(yīng)。
【文檔編號】B21D37/10GK103658289SQ201310724069
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】王法峰, 劉明森, 阮林凡, 李輝, 王旭, 劉春雨 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司