CN102632157A

CN102632157A - 先进高强钢冲压件侧壁卷曲回弹控制方法

Info

Publication number: CN102632157A
Application number: CN2012101355238A
Authority: CN
Inventors: 徐虹; 郑生虎; 谷诤巍; 沈永波; 吕萌萌; 李欣
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明是一种先进高强钢冲压件侧壁卷曲回弹控制方法，通过改变模具结构来控制先进高强钢板在冲压成形时容易出现的侧壁卷曲和法兰下沉现象。所述发明的主要方法是将凸、凹模侧壁加工成圆弧型面，作为冲压回弹补偿面，在成形过程中，板料随着模具发生弯曲，产生反向变形应力；当冲压结束时，由于其高强度，发生弯曲的侧壁回弹变形，平衡了预先的侧壁反向变形应力，避免了两侧壁由于回弹而向外侧卷曲情况的发生；再将与法兰边接触的凹模模面加工成向上倾斜的斜面，压边圈也是同样角度的斜面。使得侧壁在发生回弹的时候，零件法兰边能够补偿其下沉量，使下沉的法兰边变成水平状态，得到形状良好的零件。本发明对提高先进高强钢的成形精度具有十分重要的现实使用价值。

Description

先进高强钢冲压件侧壁卷曲回弹控制方法

技术领域：

本发明涉及一种先进高强钢冲压件侧壁卷曲回弹控制方法，主要是运用冲压模具的侧壁反弯曲结构对板料冲压成形时出现的侧壁卷曲回弹进行控制，属于冲压成形技术领域。

背景技术：

近年来，先进高强钢的发展十分迅速，使用量也在逐年增加，但是在先进高强钢的成形过程中仍然存在着很多问题难于解决，回弹现象就是一种十分常见的问题，侧壁卷曲是先进高强板回弹的一种特殊形式。以帽形件为例，它是很多行业广泛使用的一种冲压件，经常作为十分重要的结构件出现，用量大，成形质量和尺寸精度要求高。但是，这种先进高强度帽形件的成形质量一直很难控制，由于帽形件截面的特殊开口结构和钢板的高强度使它会出现很严重的回弹现象，先进高强钢板料在冲压时，由于凸、凹模圆角的作用或拉延筋的作用，使应力分布不均匀或应力在板料金属厚度方向上呈梯度分布，在弯曲和矫直的过程中，板料两面的变形不一致：在材料进入凹模圆角弯曲时，内表面受拉应力，外表面受压应力，通过凹模圆角被侧壁矫直后，内表面受压应力，外表面受拉应力；而当冲压结束凸模离开模腔后，由于弹性恢复，内外表面应力状态再次发生改变，内表面受拉应力，外表面受压应力，使零件出现侧壁向外卷曲和法兰下沉的情况，甚至出现整体扭曲的缺陷，这些缺陷的出现会使零件装配困难，情况严重时会由于间隙过大而导致工件不能焊接。所以，一定要控制先进高强钢零件在冲压成形过程中出现的侧壁卷曲和法兰下沉的情况。

发明内容：

本发明提供了一种先进高强钢板冲压件侧壁卷曲控制方法，主要通过冲压模具侧壁的弯曲结构，使材料预先产生反向变形，来补偿帽形件侧壁发生回弹而产生的卷曲变形，使侧壁及法兰边平直，从而提高帽形件的成形质量。这种方法主要用来生产质量要求高的先进高强钢冲压件。

所述的方法主要是改变传统冲压模具结构，预先使零件产生反弯曲。在进行模具加工制造时，将模具侧壁加工成圆弧型面，作为冲压回弹补偿面，在成形过程中，板料沿着圆弧型面会发生弯曲，产生反向变形；当冲压结束时，由于其高强度，发生预先反向弯曲的侧壁由于回弹变形而向内收缩，平衡了侧壁应力，避免了两侧壁由于回弹而造成向外侧卷曲的情况发生。零件的法兰边会由于侧壁的卷曲发生下沉的情况，在对模具的侧壁进行加工的同时，将与法兰边接触的凹模模面加工成具有一定角度的向上倾斜斜面，压边圈也是同样角度的斜面。使得侧壁在回弹的时候，法兰边能够补偿其下沉量，使倾斜的法兰边变成水平状态，从而得到形状良好的零件。

本发明中所述凸模和凹模上制造的圆弧位置相对应，方向相反，凸模侧壁表面圆弧为外凸，凹模侧壁表面为内凹。

所述板料为先进高强度钢板，钢板在冲压时与模具侧壁接触时发生的变形为弹性变形，板料的强度越高，其内外两侧的弹性回复差值就越大，发生侧壁卷曲越严重。

本发明所述的先进高强钢冲压件成形侧壁卷曲控制方法，主要是运用具有特殊结构的模具进行冲压成形，模具侧壁加工成圆弧型面，模面为斜面，冲压时使帽形件侧壁发生弹性变形，产生反向变形应力；冲压结束后，变形的侧壁会发生回弹，平衡了预先的反变形，防止了侧壁出现卷曲和法兰边下沉的情况。本发明可以明显提高先进高强钢帽形冲压件的成形质量，对解决由于侧壁卷曲和法兰不平造成的装配问题，具有十分明显的作用。

附图说明：

图1为本发明的模具结构原理图；

图2为成形后零件变化过程。

图中：1.凸模 2.压边圈 3.板料 4.凹模 5.顶板

具体实施方式：

结合附图所示进一步说明本发明的内容及其具体实施方式。

通过对先进高强度钢帽形冲压件进行数值模拟，对侧壁卷曲情况和法兰边下沉量有一个初步的认定，对模型中的模具进行修形，使用修改后的模具进行冲压成形模拟及回弹模拟，计算出得到精确尺寸零件所需要的预先型面弯曲弧度和模面斜角。

依据模拟的结果，对模具进行加工，将凸、凹模侧壁加工成圆弧型面，法兰边模面向上倾斜，进行冲压实验，结束后由于预先的反向变形应力平衡了回弹产生的侧壁卷曲，使侧壁趋于平直，法兰边趋于水平，然后对零件回弹后的最终形状尺寸进行分析，得出其回弹变形的规律；再不断地调试模具侧壁圆弧型面的尺寸及模面斜角，得出最合适、最准确的控制侧壁卷曲和法兰下沉的冲压成形模具。

在加工时，凸模(1)的侧壁型面为外凸面，凹模(4)的侧壁型面为内凹面。

通过侧壁卷曲回弹控制方法得到的零件，其轮廓尺寸精度高，成形质量好。本发明控制了先进高强度钢板在冲压成形过程中容易出现的侧壁卷曲、法兰下沉等缺陷，解决了由侧壁卷曲回弹引起的装配问题，对改善先进高强钢零件的成形质量具有十分重要的实用价值。

Claims

1.先进高强钢冲压件侧壁卷曲回弹控制方法，通过改变模具结构来解决先进高强钢帽形件在成形时容易出现的侧壁卷曲和法兰下沉现象，主要包括：将凸、凹模的侧壁加工成圆弧，将与法兰边接触的凹模模面加工成向上倾斜的斜面，压边圈也是同样角度的斜面。

2.根据权利要求1所述的先进高强钢冲压件侧壁卷曲控制方法，其特征在于：凸模和凹模上制造的圆弧位置相对应，方向相反，凸模侧壁表面圆弧为外凸，凹模侧壁表面为内凹。

3.根据权利要求1、2所述的先进高强钢冲压件侧壁卷曲控制方法，其特征在于：钢板在冲压时与凸、凹模侧壁接触时发生的变形为弹性变形。