金屬板材復(fù)合沖壓的過程及模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合沖壓的工藝過程和模具結(jié)構(gòu)。該復(fù)合沖壓模具由一道或者兩道工序組成并具有拉延、再拉延、修邊、沖孔、翻邊、整形的功能。該復(fù)合沖壓模具由上模、下模、壓料板、上壓墊、下壓墊、上模座、下模座、修邊刀、整形模塊、沖孔沖頭、板料定位銷、退料銷和其他傳統(tǒng)模具常用的模塊組成。所有的或盡可能多的修邊線和孔在下料模中預(yù)先被切割好。該復(fù)合沖壓模具可以明顯節(jié)省沖壓板料，并且減少大約50％的模具制造成本。
【專利說明】金屬板材復(fù)合沖壓的過程及模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬板料沖壓過程及模具結(jié)構(gòu)，更具體地說，涉及一種金屬板料復(fù)合冷沖壓過程及模具，它包括板料下料、拉延、成型、修邊、打孔、翻邊和整形等沖壓工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]對于汽車沖壓覆蓋件、內(nèi)外板已及加強(qiáng)版，大多數(shù)都是經(jīng)過板料的沖裁、拉延、成型、修邊、打孔、翻邊和整形加工而成。一般而言，除板料的沖裁以外，需要4或者5道工序才能加工成最終產(chǎn)品，這些沖壓件包括車窗架加強(qiáng)板、車門內(nèi)外板、車頂加強(qiáng)板、車頂天窗加強(qiáng)板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板、行李后備箱內(nèi)外板、車地板、頂拱、前后保險(xiǎn)杠、加強(qiáng)邊梁、加強(qiáng)A柱、加強(qiáng)B柱、側(cè)圍欄、搖桿加強(qiáng)板、油箱保護(hù)板、后排座椅下的模梁、車門窗沿加強(qiáng)條、車頂加強(qiáng)圍欄、門梁、發(fā)動(dòng)機(jī)倉底部結(jié)構(gòu)、前裝配平臺、前煙道護(hù)板等等。生產(chǎn)沖壓件的主要成本是沖壓鋼板的材料成本和模具制造成本，所以，如何降低這兩項(xiàng)成本具有重要意義。
[0003]關(guān)于如何更好的降低汽車沖壓生產(chǎn)成本已經(jīng)做了大量的工作【1-3】，在裁剪方法上，運(yùn)用擺剪方式代替直切以提高材料利用率，套裁的運(yùn)用，采用落料模具或級進(jìn)模具。在沖裁工序中的改善方面，減小或取消搭邊值，將零件毛坯尺寸由塊料改為條料，正反方向套沖，由淺拉延改為成形,沖壓工序合并,余料再利用。盡管如此,對上述汽車沖壓覆蓋件、內(nèi)外板已及加強(qiáng)版沖壓件的生產(chǎn)工藝仍 然很復(fù)雜，其材料利用率仍然不高。到目前為止，能夠?qū)⒕哂幸欢ɡ由疃?比如車窗架加強(qiáng)板、車頂加強(qiáng)板、車頂天窗加強(qiáng)板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板等等)的拉延、成型、修邊、打孔、翻邊和整形工序合并成為一道利兩道工序的沖壓工藝和模具還未見報(bào)道。另外，對于一個(gè)沖壓周期采取多次沖壓行程的工藝也未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]對于汽車沖壓覆蓋件、內(nèi)外板已及加強(qiáng)版，大多數(shù)傳統(tǒng)的沖壓工藝都是經(jīng)過板料的沖裁、拉延、成型、修邊、打孔、翻邊和整形加工而成。一般而言，除板料的沖裁以外，需要4道或者5道工序才能加工成最終產(chǎn)品，其主要的局限性是沖壓工藝復(fù)雜，材料利用率低以及模具成本高。
[0005]為了克服上述傳統(tǒng)沖壓工藝的局限性，本發(fā)明公開了一種復(fù)合沖壓的工藝過程和模具結(jié)構(gòu)。該復(fù)合沖壓模具由一道和兩道工序組成并具有拉延、再拉延、修邊、沖孔、翻邊、整形的功能。該復(fù)合沖壓模具可以明顯節(jié)省沖壓板料，并且減少大約50%的模具生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于車窗架加強(qiáng)板的截面示意圖
[0007]圖2本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于車頂天窗加強(qiáng)板的截面示意圖
[0008]圖3本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的截面示意圖
[0009]圖4本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在壓料板閉合時(shí)臺階式拉延筋的截面示意圖，壓料板閉合時(shí)產(chǎn)生臺階式拉延筋，這些臺階式拉延筋可以控制板料在壓料板閉合階段的的板料流動(dòng)
[0010]圖5本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在沖壓完成時(shí)臺階式拉延筋的截面示意圖，板料流過臺階式拉延筋
[0011]圖6本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在沖壓完成時(shí)的截面示意圖，打孔與沖壓同時(shí)進(jìn)行，模塊8和模塊9的位置在沖壓過程中是可變的
[0012]圖7本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在汽車內(nèi)板以及加強(qiáng)板中的部分應(yīng)用舉例
[0013]圖8本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于另一類車頂天窗加強(qiáng)板的截面示意圖
[0014]1-沖壓板料，2-復(fù)合壓料板，3-凹模，4-凸模，5-下模座，6_氮?dú)飧祝?_上模座，8-位置可變的模塊，9-位置可變的模塊,10-沖孔系統(tǒng),11-空氣氣缸,12-耐磨板
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于車窗架加強(qiáng)板的截面不意圖，在該圖中拉延方向是向下的，在傳統(tǒng)的沖壓工藝中，除沖裁下料外該沖壓件由拉延、修邊、沖孔、翻邊、分離共等5道工序組成，在本發(fā)明的工藝中，所有的修邊線和孔在下料模中預(yù)先被切割好，在此例子中，復(fù)合壓料板(2)較傳統(tǒng)的壓料板大得多并且主要由工件形面組成，這些形面的特征是在拉延方向的高度變化不大，復(fù)合凸模(4)較傳統(tǒng)的凸模小得多并且主要由工作形面組成，這些形面的特征是在拉延方向的高度變化大，凹模與傳統(tǒng)的凹模相似，凹模可以由氮?dú)飧姿?dòng)或者直接固定在上模座上。
[0016]當(dāng)板料被放入模具上的時(shí)候，板料靠帶有一定推力的定位銷精確定位，從而保證板料在生產(chǎn)環(huán)境下初始的定位精度。在單動(dòng)壓機(jī)的情況下，復(fù)合壓料板(2)被沿沖壓相反的方向移動(dòng)了 50毫米，并且由氣墊頂桿或者氮?dú)飧字沃员３謴?fù)合壓料板(2)的頂部與復(fù)合凸模的頂部在同等高度的水平上，凹模(3)的最低點(diǎn)比板料約高出幾個(gè)毫米。當(dāng)凹模(3)向下移動(dòng)并與復(fù)合壓料板(2)閉合后，板料被成型成復(fù)合壓料板的形狀，該壓閉合的區(qū)域在隨后的成型過程中對于隨后的拉延可以起到拉延筋的作用，當(dāng)復(fù)合壓料板(2)和凹模
(3)移動(dòng)到模具底部時(shí)，凹模(3)和凸模(4)完全閉合，板料最終被成型成模具的形狀，由于所有的修邊線和孔在下料模中預(yù)先被切割好，所以，如果修邊線和孔的精度要求不是很高，后續(xù)的所有工序可以省掉，如果某些修邊線和孔的精度要求很高，則可以在第一道工序的第二次沖壓或者第二道工序中對這些精度要求很高的修邊線和孔進(jìn)行修邊和沖孔。這樣，本發(fā)明的復(fù)合沖壓可以將原來傳統(tǒng)的沖裁下料除外的5道工序縮短至I道或者2道工序，從而節(jié)約大約50%模具制造成本，同時(shí)，由于去掉了傳統(tǒng)工藝上所需要的工藝輔助面和壓邊圈所消耗的板料，所以，可以節(jié)約0.8公斤的板料。
[0017]圖2是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于車頂天窗加強(qiáng)板的截面示意圖，在該圖中拉延方向是向上的，在傳統(tǒng)的沖壓工藝中，除沖裁下料外該沖壓件由拉延、修邊、沖孔、整形和翻邊等共5道工序組成，在此例子中，其復(fù)合成型的原理與車窗架加強(qiáng)板一樣，所不同之處是復(fù)合凸模(4)由幾個(gè)曲面組成，沿天窗的翻邊也合并到了第一道工序內(nèi)，如果修邊線和孔的精度要求不是很高，后續(xù)的所有工序可以省掉，如果某些修邊線和孔的精度要求很高，則可以在第一道工序的第二次沖壓或者第二道工序中對這些精度要求很高的修邊線和孔進(jìn)行修邊和沖孔。這樣，本發(fā)明的復(fù)合沖壓可以將原來傳統(tǒng)的沖裁下料除外的5道工序縮短至I道或者2道工序，從而節(jié)約大約50%模具制造成本，同時(shí)，由于去掉了傳統(tǒng)工藝上所需要的工藝輔助面和壓邊圈所消耗的板料，所以可以節(jié)約1.5公斤的板料。
[0018]圖3是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的截面示意圖，在該圖中拉延方向是向下的，在傳統(tǒng)的沖壓工藝中，除沖裁下料外該沖壓件由拉延、修邊、沖孔、翻邊等共5道工序組成，在此例子中，其復(fù)合成型的原理與車窗架加強(qiáng)板一樣，所不同之處是復(fù)合壓料板(2)在銳角的地方所占的面積較傳統(tǒng)的沖壓低，從而，減少在該處的起皺的程度，如果修邊線和孔的精度要求不是很高，后續(xù)的所有工序可以省掉，如果某些修邊線和孔的精度要求很高，則可以在第一道工序的第二次沖壓或者第二道工序中對這些精度要求很高的修邊線和孔進(jìn)行修邊和沖孔。這樣，本發(fā)明的復(fù)合沖壓可以將原來傳統(tǒng)的沖裁下料除外的5道工序縮短至I道或者2道工序，從而節(jié)約大約50 %模具制造成本，同時(shí)由于去掉了傳統(tǒng)工藝上所需要的工藝輔助面和壓邊圈所消耗的板料，所以可以節(jié)約1.2公斤的板料。
[0019]圖4是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在壓料板閉合時(shí)帶有臺階式拉延筋的截面示意圖，在此情況下，復(fù)合壓料板不是光滑平整的，在復(fù)合壓料板的邊緣有臺階，在凹模的邊緣也有與復(fù)合壓料板的邊緣相應(yīng)的臺階，當(dāng)壓料板閉合時(shí)板料邊緣產(chǎn)生臺階式拉延筋，這些臺階式拉延筋可以控制板料在壓料板閉合階段的的板料流動(dòng)，該臺階式拉延筋是由帶有臺階狀的凹模邊緣與帶有臺階狀的壓料板邊緣相互接觸時(shí)產(chǎn)生的，這些臺階式拉延筋可以控制板料在壓料板閉合階段的的板料流動(dòng)，從而有效地減少了皺褶的形成。該方法使得非平滑壓料板的應(yīng)用更容易和更廣泛。圖5是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在壓料板閉合時(shí)帶有臺階式拉延筋的截面示意圖，在此情況下，板料流過臺階式拉延筋成為最終產(chǎn)品的一部分，從而省掉了傳統(tǒng)拉延筋所消耗的板料，提高了板料的利用率。
[0020]圖6是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在沖壓完成時(shí)的截面示意圖，在此例子中，打孔與沖壓可以在同一道工序中進(jìn)行，為了在第一套模具或者第一道工序內(nèi)沖壓出如圖6右邊所示的雙臺階形狀，模塊8和模塊9在沖壓過程中的位置被設(shè)計(jì)成可變的，并分別安裝在凹模和凸模上，在第一道工序的第一次沖壓過程中，模塊8和模塊9分別被相應(yīng)的氣缸推至左邊，此時(shí)，模塊8處于非工作狀態(tài),模塊9處于工作狀態(tài),并且與相鄰壓料板處于同一高度，從而有利于在沖壓過程中板料的流動(dòng)，當(dāng)?shù)谝坏拦ば虻牡谝淮螞_壓過程完成時(shí)，圖6右邊所示的上部臺階形狀被沖壓成型。在第一道工序的第二次沖壓過程中，模塊8和模塊9分別被相應(yīng)的氣缸推至右邊，此時(shí)，模塊8和模塊9均處于工作狀態(tài)，此時(shí)的工藝是依靠模塊8和9的局部翻邊成型，而凹模的其他部分起壓墊的作用，打孔也可以在該道工序中完成，當(dāng)?shù)谝坏拦ば虻牡诙螞_壓過程完成時(shí)，圖6右邊所示的下部臺階形狀被沖壓成型。
[0021]圖7是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具在汽車內(nèi)板以及加強(qiáng)板中的部分應(yīng)用舉例，本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不局限于汽車行業(yè)，凡是有沖壓的地方都可以應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合沖壓工藝減少板料，并且降低模具制造成本，本發(fā)明中所提及的工件也可以用帶有壓墊的無壓料板成型工藝來實(shí)現(xiàn)。
[0022]圖8是本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具應(yīng)用于另一類車頂天窗加強(qiáng)板的截面示意圖，在該圖中拉延方向是向上的，在傳統(tǒng)的沖壓工藝中，除沖裁下料外該沖壓件由拉延、修邊、沖孔、整形和翻邊等共6道工序組成，在此例子中，其復(fù)合成型的原理與天窗架加強(qiáng)板近似，所不同之處是圖2中的復(fù)合壓料板的移動(dòng)距離在圖8中為零，凸模與圖2中的復(fù)合壓料板合并在一起形成了凸模(4)，而上模的中間部分被隔離出來形成復(fù)合壓料板(2)，在第一道工序內(nèi)，凸模(4)靜止不動(dòng)，復(fù)合壓料板(2)首先將板料(I)壓緊，然后，凹模(4)閉合使板料成型為模面的形狀，修邊線已經(jīng)到了最終所需的位置，第二次沖壓工序是整形和翻邊，并對精度要求很高孔進(jìn)行沖孔。這樣，本發(fā)明的復(fù)合沖壓可以將原來傳統(tǒng)的沖裁下料除外的6道工序縮短至2道工序，從而節(jié)約大約60%模具制造成本，同時(shí)，由于去掉了傳統(tǒng)工藝上所需要的工藝輔助面和壓邊圈所消耗的板料，所以可以節(jié)約2公斤的板料。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明公開了一種復(fù)合沖壓的工藝過程和模具結(jié)構(gòu)，該復(fù)合沖壓模具由一道或者兩道工序組成并具有拉延、再拉延、修邊、沖孔、翻邊、整形的功能，該復(fù)合沖壓模具由上模、下模、壓料板、上壓墊、下壓墊、上模座、下模座、修邊刀、整形模塊、沖孔沖頭、板料定位銷、退料銷和其他傳統(tǒng)模具常用的模塊組成，復(fù)合沖壓的過程是:(I)所以的或盡可能多的修邊線和孔在下料模中預(yù)先切割好；(2)在第一套模具的第一次沖壓中進(jìn)行拉延變形，該拉延變形過程由上料過程、壓料板閉合過程、沖壓過程組成；(3)如果需要，在第一套模具的第二次沖壓中對高精度要求的修邊線和孔進(jìn)行修邊和沖孔；(4)如果需要，在第二套模具的第一和第二次沖壓中進(jìn)行再拉延、修邊、沖孔、翻邊和整形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程及模具具有拉延的功能，但是，其壓料板和沖壓凸模與傳統(tǒng)的沖壓模不一樣，本發(fā)明的壓料板稱之為復(fù)合壓料板，本發(fā)明的沖壓凸模稱之為復(fù)合沖壓凸模，復(fù)合壓料板可以由純粹的工件的部分幾何面、工藝輔助面、傳統(tǒng)的壓料面、或者這幾者的混合組成，復(fù)合壓料板和復(fù)合沖壓凸?？梢允怯梢粋€(gè)或幾個(gè)相互獨(dú)立的幾何面組成，同樣，復(fù)合沖壓凸模也可以是由一個(gè)或幾個(gè)相互獨(dú)立的幾何面組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程及模具的拉延筋不是必需的，可以全部或者部分地省掉，傳統(tǒng)拉延筋的功能被復(fù)合壓料板與凹模之間的摩擦力所取代。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程在一套模具上的每個(gè)沖壓周期可以由一次或多次沖壓行程組成，該特征使得在一套模具上可以實(shí)現(xiàn)修邊、沖孔、翻邊和整形等多種沖壓工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程中，所有的或盡可能多的修邊線和孔在下料模中預(yù)先被切割好，如果需要，在第一套模具的第一次或者第二次沖壓中或者在第二套模具的第一和第二次沖壓中對高精度要求的修邊線和孔進(jìn)行修邊和沖孔，由于復(fù)合沖壓僅僅只有一套或兩套模具，所以，因?yàn)椴煌＞咧g定位偏差引起的修邊和沖孔偏差被大大地減少，從而增加了修邊和沖孔的精度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具的某些模塊可以在同一套模具的不同沖壓行程之間被抑制或者被激活，這些模塊可以是上模、下模、壓料板、上壓墊、下壓墊、上模座、下模座、修邊刀、整形模塊、沖孔沖頭、板料定位銷、退料銷和傳統(tǒng)模具常用的其他模塊，復(fù)合沖壓模具的部分定位銷具有一定的推力，該定位系統(tǒng)能夠使得板料在模具內(nèi)的初始位置能夠精確定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程可以節(jié)約大量的沖壓板料，這是因?yàn)樵谠S多情況下復(fù)合壓料板由純粹的工件的部分幾何面組成，這樣，傳統(tǒng)沖壓拉延模具所需要的工藝輔助面、拉延筋、壓料板所需要的板料被節(jié)約下來，對于成型同一個(gè)零件而言，由于復(fù)合沖壓的拉延工藝的變形量通常小于傳統(tǒng)沖壓拉延工藝的變形量，所以，在同樣成型標(biāo)準(zhǔn)的前提下，如果板料厚度相同，與傳統(tǒng)沖壓比較復(fù)合沖壓可以拉延成型更高強(qiáng)度的板料，如果最終沖壓件的強(qiáng)度相同，與傳統(tǒng)沖壓比較復(fù)合沖壓可以采用更薄的板料，從而節(jié)約板料，如果板料強(qiáng)度很高導(dǎo)致難以機(jī)械修邊和沖孔，則可以用激光預(yù)先切邊和沖孔，然后進(jìn)行復(fù)合沖壓，該過程可以部分代替熱沖壓，并且生產(chǎn)成本低、模具結(jié)構(gòu)簡單、過程簡單。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓過程可以用于所有的汽車沖壓件以及相關(guān)的沖壓領(lǐng)域，這些沖壓件包括車窗架加強(qiáng)板、車門內(nèi)外板、車頂加強(qiáng)板、車頂天窗加強(qiáng)板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板、行李后備箱內(nèi)外板、車地板、頂拱、前后保險(xiǎn)杠、加強(qiáng)邊梁、加強(qiáng)A柱、加強(qiáng)B柱、側(cè)圍欄、搖桿加強(qiáng)板、油箱保護(hù)板、后排座椅下的模梁、車門窗沿加強(qiáng)條、車頂加強(qiáng)圍欄、門梁、發(fā)動(dòng)機(jī)倉底部結(jié)構(gòu)、前裝配平臺、前煙道護(hù)板等坐寸ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓板料可以由無拉延筋控制的壓料板組成，也可以是由帶臺階式拉延筋控制壓料板組成，該臺階式拉延筋是由帶有臺階狀的凹模邊緣與帶有臺階狀的壓料板邊緣相互接觸時(shí)產(chǎn)生的，這些臺階式拉延筋可以控制板料在壓料板閉合階段的板料流動(dòng)，從而有效地減少了皺褶的形成，該方法使得非平滑壓料板的應(yīng)用更容易和更廣泛，而非平滑壓料板在傳統(tǒng)的沖壓工藝中是極力避免的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合沖壓過程及模具，其特征在于本發(fā)明的復(fù)合沖壓模具的復(fù)合壓料板可以在模具的外圍、內(nèi)部或者內(nèi)外混合，當(dāng)復(fù)合壓料板在內(nèi)部時(shí)，復(fù)合壓料板兼有壓料墊的作用，當(dāng)復(fù)合壓料板在外圍時(shí)，復(fù)合沖壓工藝兼有無壓料板沖壓的作用。
【文檔編號】B21D35/00GK103586333SQ201210302973
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:馮憲平