CN105537400A - 可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具，包含凸模、凹模、压边圈、底座、充液橡皮囊、顶杆、弹性装置。其中凸模或凹模与零件型面一致，与之相对应的凹模或凸模的型面采取去除小特征后的型面，同时将相应的小特征对应的模具实体区域掏空，设置充液橡皮囊，橡皮囊下面设置有顶杆，顶杆与底座连接固定不动。成形时分为冲压成形阶段和液压成形阶段。成形前将弹性装置的支撑力调整到大于冲压成形的最大成形力而小于压机提供的最大压力，保证在冲压成形时凸模或凹模不会移动。冲压成形结束后，随着压机滑块继续移动，弹性装置被压缩，凸模或凹模移动，顶杆挤压充液橡皮囊，利用液体不可压缩的原理进行局部液压成形。

Description

可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具
技术领域
本发明涉及一种可适用于大型汽车覆盖件的成形模具，具体为一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压成形与局部液压复合成形模具。
背景技术
随着航空、汽车等工业的快速发展，铝合金、高强度钢板等材料应用日趋广泛，极大的增加了精度要求高、尺寸大、拉延深度深及含有局部复杂特征的大型覆盖件的成形难度。冲压成形是目前大型覆盖件成形的主要方式，该方法通过安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需零件的形状。该方法加工过程效率高，但针对局部复杂特征成形时往往容易出现拉裂或起皱的现象。液压成形通过用液体作为传力介质来实现板料的成形，可以有效提高铝镁合金、钛合金等材料的成形性能，能成形出形状非常复杂的零件，但该方法面对拉延深度深、尺寸大的零件成形时，充液时间长，效率低，且所需液压力大，对合模密封性要求高。
大型覆盖件冲压成形时，往往由于零件局部形状复杂，冲压时材料流动性不足，在局部容易出现拉裂或起皱的现象。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提出了一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具，这种模具可以在一次成形过程中先通过冲压完成零件整体形状的成形，然后通过局部液压完成局部特征的成形。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具，可以一次成形的过程中实现冲压与局部液压复合成形，其特征在于模具包含冲压和局部液压成形两个部分，其中冲压过程完成零件的整体形状成形，局部液压成形针对小特征进行成形，冲压和液压成形连续进行，可以在一次冲程中完成。
进一步，所述的冲压与局部液压复合成形模具，其特征是：凸模(4)或凹模(1)布置有弹性装置(6)进行支撑，凸模(4)或凹模(1)所对应的小特征实体区域掏空，内置充液橡皮囊(9)，充液橡皮囊(9)下方布置有顶杆(5)，顶杆与底座(7)连接在一起限制上下的运动。
进一步，所述的凸模(4)或凹模(1)所对应的小特征需经过冲压仿真确定特征边界曲线，然后根据边界曲线及小特征相对周边曲面的凸凹情况进行凸模(4)或凹模(1)的掏空，掏空部分对应的凹模(1)或凸模(4)型面部分保留与小特征一致的型面。
进一步，所述的弹性装置(6)的支撑力大于零件冲压成形的最大成形力，小于压力机所施加的压力。弹性装置可以采用螺旋弹簧、氮气弹簧或液压缸等弹性元器件。
进一步，所述的充液橡皮囊(9)所充液体(10)的量需要根据顶杆(5)端头的位置和形状确定，使充液橡皮囊(9)在挤压前保持与小特征周边型面一致的高度，充液橡皮囊也可以用不需要充液的可压缩橡胶替代。
进一步，所述的顶杆(5)端头的位置和形状的确定需要根据液压成形的行程确定，使充液橡皮囊(9)在行程结束时的变形量和小特征包容体积相当。同时顶杆(5)侧面和模具实体孔洞表面配合较好。
进一步，应用于伺服压力机成形时，可以去除弹性装置(6)，直接将凸模(4)安装在模具底座(7)之上，增加液压泵，在冲压行程结束后，伺服压力机进行保压，由液压泵驱动液压缸对皮囊充液进行局部液压成形。
本发明涉及的模具充分利用了冲压成形和液压成形的特点，可以有效的改善具有复杂特征的大型覆盖件的成形。
附图说明
图1为需要冲压的覆盖件
图2为冲压仿真模型
图3为成形极限图
图4为小特征部分的厚度云图
图5为冲压模具模型
具体实施方式
以下结合附图对具体实施方式进行说明：
图1为需要冲压的覆盖件，该零件的顶部有一个小特征，为带十字筋的凸包。冲压方式采用凹模在上，凸模在下的单动成形方式。
采用冲压与液压复合成形时将，零件的整体形状如图2所示，由冲压获得。零件的具备特征形状如图3所示，由液压成形获得。
采用机械式压力机进行冲压与液压复合成形时，模具结构如图4所示。成形时，凸模4放置在底座支撑弹簧6之上，调整底座支撑弹簧6的支撑力超过冲压最大成形力，液体10由皮囊9包含，设置在掏空的凸模4之内，通过预先确定液压的量使得冲压时液压皮囊与小特征周边曲面高度一致。由于支撑弹簧6的支撑力超过了最大成形力，因此冲压整体特征时凸模4保持不动。当凸模4与凹模1处于合模状态后冲压过程结束，零件整体形状随之获得。随压力机继续往下运动压缩支撑弹簧6，凸模4、凹模1、压边圈2及板料3继续往下运动，液压顶杆5固定在模具底座7之上，挤压皮囊9，由于液体10不可压缩，因此小特征通过液压10挤压皮囊9得到成形。
采用伺服压力机和油压机进行冲压与液压复合成形时，模具结构如图5所示。成形时，凸模4放置模具底座7之上固定不动，液体10由皮囊9包含，设置在掏空的凸模4之内，通过预先确定液压的量使得冲压时液压皮囊与小特征周边曲面高度一致。当凸模4与凹模1处于合模状态后冲压过程结束，零件整体形状随之获得。然后利用伺服压力机和油压机的保压功能进行保压，并在保压期间，通过液压油泵6泵送高压油从输油管12至液压油缸5中推动顶杆11向上运动挤压皮囊9，由于液体10不可压缩，因此小特征通过液压10挤压皮囊9得到成形。

Claims (7)

1.一种可适用于大型汽车覆盖件的冲压与局部液压复合成形模具，其特征在于模具包含冲压成形和局部液压成形两个部分，其中冲压过程完成零件的整体形状成形，局部液压成形针对零件的局部特征进行成形，冲压成形和液压成形连续进行，可以在一次冲程中完成。
2.如权利要求1所述冲压成形与局部液压复合成形模具，其特征是：凸模(4)或凹模(1)与底座(7)之间布置有弹性装置(6)进行支撑，凸模(4)或凹模(1)所对应的小特征实体区域被掏空，内置充液橡皮囊(9)，充液橡皮囊(9)下方布置有顶杆(5)，顶杆与底座(7)连接在一起限制充液皮囊(9)的上下运动。
3.如权利要求1或2所述的冲压成形与局部液压复合成形模具，凸模(4)或凹模(1)所对应的小特征需经过冲压仿真确定特征边界曲线，然后根据边界曲线及小特征相对周边曲面的凸凹情况进行凸模(4)或凹模(1)的掏空，凹模(1)/凸模(4)掏空区域相对应的凸模(4)/凹模(1)的区域保留与小特征一致的型面。
4.如权利要求2所述的的冲压成形与局部液压复合成形模具，所述弹性装置(6)的支撑力大于零件冲压成形的最大成形力，小于压力机所施加的压力，弹性装置可以采用螺旋弹簧、氮气弹簧或液压缸。
5.如权利要求2所述的冲压成形与局部液压复合成形模具，充液橡皮囊(9)所充液体(10)的量需要根据顶杆(5)端头的位置和形状确定，使充液橡皮囊(9)在挤压前保持与小特征周边型面一致的高度，充液橡皮囊也可以用不需要充液的可压缩橡胶替代。
6.如权利要求2所述的冲压成形与局部液压复合成形模具，顶杆(5)端头的位置和形状的确定需要根据液压成形的行程确定，使得充液橡皮囊(9)在行程结束时的变形量和小特征包容体积相当，同时顶杆(5)侧面和模具实体孔洞表面配合。
7.如权利要求1-6所述的冲压成形与局部液压复合成形模具，应用于伺服压力机或油压机成形时，可以去除弹性装置(6)，直接将凸模(4)或凹模(1)安装在模具底座(7)之上；增加液压泵，在冲压行程结束后，用伺服压力机进行保压，由液压泵驱动液压缸对皮囊充液进行局部液压成形。
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