CN112692146B - 拉延模具及拉延成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拉延模具及拉延成型方法，涉及汽车制造技术领域。所述拉延模具，用于成型具有负角特征的工件，所述拉延模具包括：模具本体，包括凸模以及位于所述凸模上方的凹模，所述凹模可沿上下方向活动地设置，所述凹模用以在向下活动至与凸模合模时与凸模围合形成模腔，所述模具本体内形成有通道，所述通道沿与上下方向相交的第一方向延伸，且贯穿所述模腔设置；侧整刀块，设于所述通道内，且可沿所述第一方向滑动；以及，联动结构，设于所述模具本体，用于在所述凹模向下活动时，抵顶所述侧整刀块，以使所述侧整刀块朝向所述凸模移动。本发明提出的拉延模具，高度低，且能够避免冲压件产生滑移线，生产出质量较高的产品。

Description

拉延模具及拉延成型方法

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种拉延模具及拉延成型方法。

背景技术

随着客户对汽车外观的要求越来越高，汽车在造型设计个性化的同时，对外板冲压件的制造工艺要求也越来越高。以汽车尾门为例，如图1为某汽车尾门造型的截面图，其主要特点是尾部上翘的棱线造型，传统的冲压工艺对于外板件品质面都是一次拉延成形，以保证产品的外观质量。但对于此造型的尾门，一次拉延必然要求冲压角度不能有负角，造成冲压深度大幅度增加，模具高度常常超出机床最大开口高度，其次，一次拉延冲压件最高点处极易产生滑移线，增加调试难度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种拉延模具及拉延成型方法，旨在提供一种拉延模具，所述拉延模具高度低，且能够避免冲压件产生滑移线，生产出质量较高的产品。

为实现上述目的，本发明提出一种拉延模具，用于成型具有负角特征的工件，所述拉延模具包括：

模具本体，包括凸模以及位于所述凸模上方的凹模，所述凹模可沿上下方向活动地设置，所述凹模用以在向下活动至与凸模合模时与凸模围合形成模腔，所述模具本体内形成有通道，所述通道沿与上下方向相交的第一方向延伸，且贯穿所述模腔设置；

侧整刀块，设于所述通道内，且可沿所述第一方向滑动；以及，

联动结构，设于所述模具本体，用于在所述凹模向下活动时，抵顶所述侧整刀块，以使所述侧整刀块朝向所述凸模移动。

可选地，在所述凹模向下活动至与所述凸模合模时，所述凹模的内壁和所述凸模的内壁围合形成所述模腔，所述凹模内形成有沿第一方向延伸的第一腔，所述第一腔贯穿所述凹模的内壁设置，所述凸模的内壁上局部形成凹槽，在所述凹模向下活动的合模行程中，所述第一腔和所述凹槽连通形成所述通道；

所述侧整刀块朝向所述凸模的内端形成冲压部，在所述凹模与所述凸模合模时，所述冲压部伸入模腔内，与所述凹槽共同限定出负角模腔。

可选地，所述侧整刀块具有与所述第一腔相对静止的初始状态以及能够相对所述第一腔位移的自由状态，所述第一腔的底部贯设有过孔；

所述联动结构包括：

支撑部，设于所述凸模的内壁且伸入所述过孔内，所述支撑部用于在所述所述凹模向下移动时，支撑所述侧整刀块，以使所述侧整刀块处于所述自由状态；以及，

抵顶部，设于所述第一腔的顶部，且与所述侧整刀块的外端相对设置，所述抵顶部具有导向面，所述侧整刀块的外端具有配合面，在所述侧整刀块处于自由状态时，所述导向面与所述配合面配合，以使所述侧整刀块朝向所述凸模移动。

可选地，所述导向面和所述配合面中至少一个在自上向下方向上向外倾斜设置。

可选地，所述拉延模具还包括固定结构，所述固定结构包括固定部和配合部，所述固定部设于所述第一腔的腔壁上，所述配合部设于所述侧整刀块，在所述侧整刀块处于所述初始状态时，所述固定部和所述配合部相互配合，以使所述侧整刀块固定于所述第一腔的腔壁，在所述侧整刀块处于所述自由状态时，所述固定部与所述配合部分离，以使所述侧整刀块能够相对所述第一腔运动。

可选地，所述固定部包括设于第一腔的顶部的两个挂钩，两个所述挂钩分设在所述侧整刀块宽度方向上的两侧；

所述侧整刀块宽度方向上的两侧壁分别设有沿所述侧整刀块长度方向延伸的凸缘，且两个所述凸缘与两个所述挂钩一一对应设置，所述凸缘构成所述配合部。

可选地，所述拉延模具还包括设于所述凹模和所述侧整刀块之间的复位结构，所述复位结构用于在所述凹模向上活动时，驱使所述侧整刀块远离所述凸模。

可选地，所述复位结构包括：

复位缸，沿第一方向安装在所述侧整刀块上，所述复位缸包括缸体和活动安装于所述缸体内的活塞，所述活塞朝向所述凸模的一侧设有活动杆，另一侧与所述缸体的内侧壁限定出形变腔，所述形变腔内填充有压缩气体；以及，

挡板，设于所述凹模上并位于所述活动杆朝向凸模的一侧，用于与活动杆抵接配合以限制所述侧整刀块朝向凸模移动的活动行程。

可选地所述拉延模具还包括限位块，所述限位块设于所述第一腔远离所述凸模的一端，用以在所述第一方向上限位所述侧整刀块。

本发明进一步提出一种拉延成型方法，包括以下步骤：

自上向下对工件进行拉延，以使工件形成至少两个相交的面，所述面具有朝向相邻面的内侧面以及与内侧面相对设置的外侧面；

在所述拉延过程中，沿与上下方向相交的第一方向对其中一个所述面进行侧整形，以在所述外侧面上形成负角。

本发明的技术方案中，设计一种拉延模具，用于成型具有负角特征的工件，拉延模具包括模具本体、侧整刀块和联动结构，通过将侧整刀块设置在模具本体的通道内，在模具本体的凸模和凹模合模时，进行工件的拉延，同时联动结构推动侧整刀块在通道内沿第一方向运动，完成工件的负角的成型，在拉延的同时完成侧整，一方面，加工过程中，无需将工件转动角度，降低模具高度；另一方面，可以根据负角的方位有针对性地确定侧整刀块的运动方向，避免滑移线的产生，提高了产品的质量，此外，本发明使用拉延模具同时完成了拉延和负角的成型，无需整形模具，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为某汽车尾门造型的截面图；

图2为本发明提供的拉延模具的一实施例的示意图；

图3为图1所示的固定结构的结构示意图。

附图标号说明：

100	拉延模具	32	抵顶部
				1	模具本体	321	导向面
11	凸模	4	固定结构
				12	凹模	41	固定部
121	第一腔	411	挂钩
				13	模腔	42	配合部
14	通道	42a	凸缘
				2	侧整刀块	5	复位结构
21	冲压部	51	复位缸
				22	配合面	52	挡板
3	联动结构	6	限位块
				31	支撑部

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

随着客户对汽车外观的要求越来越高，汽车在造型设计个性化的同时，对外板冲压件的制造工艺要求也越来越高。以汽车尾门为例，如图1为某汽车尾门造型的截面图，其主要特点是尾部上翘的棱线造型，传统的冲压工艺对于外板件品质面都是一次拉延成形，以保证产品的外观质量。但对于此造型的尾门，一次拉延必然要求冲压角度不能有负角，造成冲压深度大幅度增加，模具高度常常超出机床最大开口高度，其次，一次拉延冲压件最高点处极易产生滑移线，增加调试难度。

鉴于此，本发明提出一种拉延模具及拉延成型方法，旨在提供一种拉延模具，所述拉延模具高度低，且能够避免冲压件产生滑移线，生产出质量较高的产品。图1为某汽车尾门造型的截面图；图2为本发明提供的拉延模具的一实施例的示意图；图3为图1所示的固定结构的结构示意图。

请参阅图2，本发明实施例提出的拉延模具100，用于成型具有负角特征的工件，拉延模具100包括模具本体1、侧整刀块2和联动结构3，其中，模具本体1包括凸模11以及位于凸模11上方的凹模12，凹模12可沿上下方向活动地设置，凹模12用以在向下活动至与凸模11合模时与凸模11围合形成模腔13，模具本体1内形成有通道14，通道14沿与上下方向相交的第一方向延伸，且贯穿模腔13设置；侧整刀块2设于通道14内，且可沿第一方向滑动；联动结构3设于模具本体1，用于在凹模12向下活动时，抵顶侧整刀块2，以使侧整刀块2朝向凸模11移动。此外，本法明提出的拉延模具100，拉延效果和负角成型效果好，便于调试。

本发明的技术方案中，设计一种拉延模具100，用于成型具有负角特征的工件，拉延模具100包括模具本体1、侧整刀块2和联动结构3，通过将侧整刀块2设置在模具本体1的通道14内，在模具本体1的凸模11和凹模12合模时，进行工件的拉延，同时联动结构3推动侧整刀块2在通道14内沿第一方向运动，完成工件的负角的成型，在拉延的同时完成侧整，一方面，加工过程中，无需将工件转动角度，降低模具高度；另一方面，可以根据负角的方位有针对性地确定侧整刀块2的运动方向，避免滑移线的产生，提高了产品的质量，此外，本发明使用拉延模具100同时完成了拉延和负角的成型，无需整形模具，节省成本。

具体地，请参阅图2，在凹模12向下活动至与凸模11合模时，凹模12的内壁和凸模11的内壁围合形成模腔13，凹模12内形成有沿第一方向延伸的第一腔121，第一腔121贯穿凹模12的内壁设置，凸模11的内壁上局部形成凹槽，在凹模12向下活动的合模行程中，第一腔121和凹槽连通形成通道14；侧整刀块2朝向凸模11的内端形成冲压部21，在凹模12与凸模11合模时，冲压部21伸入模腔13内，与凹槽共同限定出负角模腔13。

通过侧整刀块2的冲压部21对于工件的冲压，在拉延的过程中在工件上形成负角，无需单独设置冲压负角的驱动结构，结构简单，节省能量。

侧整的方向即第一方向，一般可设置为工件负角局部区域的平均法向，具体需要通过CAE分析确定，其设计的根本原则为：保证侧整形过程中棱线不产生滑移线/冲击线等外观缺陷。

对于如何实现在拉延的同时成型负角，本发明不做限制，优选地，请参阅图2，侧整刀块2具有与第一腔121相对静止的初始状态以及能够相对第一腔121位移的自由状态，第一腔121的底部贯设有过孔；联动结构3包括支撑部31和抵顶部32，其中，支撑部31设于凸模11的内壁且伸入过孔内，支撑部31用于在凹模12向下移动时，支撑侧整刀块2，以使侧整刀块2处于自由状态；抵顶部32设于第一腔121的顶部，且与侧整刀块2的外端相对设置，抵顶部32具有导向面321，侧整刀块2的外端具有配合面22，在侧整刀块2处于自由状态时，导向面321与配合面22配合，以使侧整刀块2朝向凸模11移动。

可以理解的是，在本发明实施例中，凹模12向凸模11是沿上下方向运动的，在初始状态时，侧整刀块2固定在凹模12上并随凹模12一起向下运动，在加工负角时，常常需要使侧整刀块2具有第一方向的运动分量，因此，在进行负角的成型时，通过导向面321与配合面22配合，使得侧整刀块2具有第一方向的运动分量。

此外，在成型负角时，侧整刀块2需要与凹模12脱离，而通过导向面321与配合面22配合，使得侧整刀块2与联动结构3在相对运动时一直保持面接触，增加了拉延模具100的稳定性。

进一步地，请参阅图2，导向面321和配合面22中至少一个在自上向下方向上向外倾斜设置。如此，再配合支撑部31与侧整刀块2之间的斜面结构，使得侧整刀块2具有第一方向的运动分量，结构简单、可行性强。

请参阅图2，在本发明实施例中，拉延模具100还包括固定结构4，固定结构4包括固定部41和配合部42，固定部41设于第一腔121的腔壁上，配合部42设于侧整刀块2，在侧整刀块2处于初始状态时，固定部41和配合部42相互配合，以使侧整刀块2固定于第一腔121的腔壁，在侧整刀块2处于自由状态时，固定部41与配合部42分离，以使侧整刀块2能够相对第一腔121运动。通过固定部41与配合部42的相互配合，实现侧整刀块2的初始状态和自由状态之间的相互转换，方便易行。

对于固定部41和配合部42的具体形式，本发明也不做限制，优选地，请参阅图2和图3，固定部41包括设于第一腔121的顶部的两个挂钩411，两个挂钩411分设在侧整刀块2宽度方向上的两侧；侧整刀块2宽度方向上的两侧壁分别设有沿侧整刀块2长度方向延伸的凸缘42a，且两个凸缘42a与两个挂钩411一一对应设置，凸缘42a构成所述配合部42。侧整刀块2处于初始状态时，凸缘42a挂在挂钩411上，侧整刀块2处于自由状态时，凸缘42a与挂钩411分离。

可以理解的是，在本发明实施例中，凹模11依次具有三个位置：1)拉延开始前，侧整刀块2处于初始状态，与凹模11保持相对静止；2)拉延进行到一定深度，凸缘脱离挂钩；3)模具本体1合模，拉延到底，拉延模具100具体运行时，首先，侧整刀块2处于初始状态，与凹模12保持相对静止，一起下行，凹模12继续下行，继续拉延，达到位置2)时，挂钩411与凸缘42a脱离，也即侧整刀块2进入自由状态，凹模12继续向下运动拉延，同时推动侧整刀块2沿第一方向方向运动，对工件的一个面进行侧整，待凹模12运动到底，完成负角成型，同时拉延成型也结束。

具体地，请参阅图2和图3，在侧整刀块2随凹模12下行，当侧整刀块2与支撑部31接触后，凹模12继续下行，由于支撑部31的支撑作用，使得挂钩411与凸缘42a脱离，在联动结构3的作用下，开始侧整，结构简单，灵活性强。

在凹模12到底后，即拉延完成，需要凹模12向上运动，将工件取出，然而，此时侧整刀块2处于自由状态，不能随凹模12一起上行，因此，在本法明实施例中，拉延模具100还包括设于凹模12和侧整刀块2之间的复位结构5，复位结构5用于在凹模12向上活动时，驱使侧整刀块2远离凸模11。通过复位结构5，再配合挂钩411与凸缘42a的配合作用，使得侧整刀块2复位至初始状态，进入下一次拉延，结构简单，方便易行。

具体地，请参阅图2，复位结构5包括复位缸51和挡板52，其中，复位缸51沿第一方向安装在侧整刀块2上，复位缸51包括缸体和活动安装于缸体内的活塞，活塞朝向凸模11的一侧设有活动杆，另一侧与缸体的内侧壁限定出形变腔，形变腔内填充有压缩气体；挡板52设于凹模12位于活动杆朝向凸模11的一侧，用于与活动杆抵接配合以限制侧整刀块2朝向凸模11移动的活动行程。

在侧整刀块2沿第一方向向凸模11运动时，活动杆抵接挡板52，运动过程中，缸体内的压缩气体被压缩，产生复位力，进而在凹模12上行时，导向面321和配合面22远离，在复位力的作用下，侧整刀块2沿第一方向向远离凸模11的方向运动，运动过程中，侧整刀块2的凸缘42a重新与固定部41的第二端抵接，使得侧整刀块2再次与凹模12相对静止，结构简单，灵活性强。

进一步地，请参阅图2，拉延模具100还包括限位块6，限位块6设于第一腔121远离凸模11的一端，用以在第一方向上限位侧整刀块2。通过限位块6的限位作用，在侧整刀块2远离凸模11运动时，在凸缘42a与挂钩411重新连接后，防止侧整刀块2运动过度，而使侧整刀块2又脱离第一腔121的侧壁，增加了拉延模具100的稳定性。

本发明进一步提出一种拉延成型方法，包括以下步骤：

S10、自上向下对工件进行拉延，以使工件形成至少两个相交的面，所述面具有朝向相邻面的内侧面以及与内侧面相对设置的外侧面；

S20、在所述拉延过程中，沿与上下方向相交的第一方向对其中一个所述面进行侧整形，以在所述外侧面上形成负角。

本发明提供的拉延成形方法，用于成形局部带负角造型的冲压件，尤其是对外观品质要求较高的外板件。通过在传统拉延工艺的基础上，在拉延到底前增加局部的侧整形机构，保证拉延的同时成形处负角的特征。一方面，能够大大降低拉延成形深度，保证拉延模具高度；另一方面，由于侧整的角度可以调整，可以有效地避免出现外观面品上出现滑移线缺陷，再次，可降低调试的难易程度。

具体地，当需要加工具有负角的汽车尾门时，可根据实际需要，在拉延到底前10～30mm，根据成型状态进行步骤S10。其设计的根本原则是：保证CAE分析过程中成形不产生开裂和滑移风险前提下，后续的侧整形量尽量小，防止侧整形产生缺陷。拉延到底是指凸模与凹模合模至拉延的最终位置。

可以理解的是，本法明提出的拉延成型方法，可以采用如上所述的拉延模具100进行，也可以采用其他能够实现的模具进行，本法明对此不作限制，只要能够实现上述步骤均可。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种拉延模具，用于成型具有负角特征的工件，其特征在于，所述拉延模具包括：

模具本体，包括凸模以及位于所述凸模上方的凹模，所述凹模可沿上下方向活动地设置，所述凹模用以在向下活动至与凸模合模时与凸模围合形成模腔，所述模具本体内形成有通道，所述通道沿与上下方向相交的第一方向延伸，且贯穿所述模腔设置；

侧整刀块，设于所述通道内，且可沿所述第一方向滑动；以及，

联动结构，设于所述模具本体，用于在所述凹模向下活动时，抵顶所述侧整刀块，以使所述侧整刀块朝向所述凸模移动；

在所述凹模向下活动至与所述凸模合模时，所述凹模的内壁和所述凸模的内壁围合形成所述模腔，所述凹模内形成有沿第一方向延伸的第一腔，所述第一腔贯穿所述凹模的内壁设置，所述凸模的内壁上局部形成凹槽，在所述凹模向下活动的合模行程中，所述第一腔和所述凹槽连通形成所述通道；

所述侧整刀块朝向所述凸模的内端形成冲压部，在所述凹模与所述凸模合模时，所述冲压部伸入模腔内，与所述凹槽共同限定出负角模腔；

所述侧整刀块具有与所述第一腔相对静止的初始状态以及能够相对所述第一腔位移的自由状态，所述第一腔的底部贯设有过孔；

所述联动结构包括：

支撑部，设于所述凸模的内壁且伸入所述过孔内，所述支撑部用于在所述凹模向下移动时，支撑所述侧整刀块，以使所述侧整刀块处于所述自由状态；以及，

抵顶部，设于所述第一腔的顶部，且与所述侧整刀块的外端相对设置，所述抵顶部具有导向面，所述侧整刀块的外端具有配合面，在所述侧整刀块处于自由状态时，所述导向面与所述配合面配合，以使所述侧整刀块朝向所述凸模移动；

所述拉延模具还包括固定结构，所述固定结构包括固定部和配合部，所述固定部设于所述第一腔的腔壁上，所述配合部设于所述侧整刀块，在所述侧整刀块处于所述初始状态时，所述固定部和所述配合部相互配合，以使所述侧整刀块固定于所述第一腔的腔壁，在所述侧整刀块处于所述自由状态时，所述固定部与所述配合部分离，以使所述侧整刀块能够相对所述第一腔运动。

2.如权利要求1所述的拉延模具，其特征在于，所述导向面和所述配合面中至少一个在自上向下方向上向外倾斜设置。

3.如权利要求1所述的拉延模具，其特征在于，所述固定部包括设于第一腔的顶部的两个挂钩，两个所述挂钩分设在所述侧整刀块宽度方向上的两侧；

所述侧整刀块宽度方向上的两侧壁分别设有沿所述侧整刀块长度方向延伸的凸缘，且两个所述凸缘与两个所述挂钩一一对应设置，所述凸缘构成所述配合部。

4.如权利要求1所述的拉延模具，其特征在于，所述拉延模具还包括设于所述凹模和所述侧整刀块之间的复位结构，所述复位结构用于在所述凹模向上活动时，驱使所述侧整刀块远离所述凸模。

5.如权利要求4所述的拉延模具，其特征在于，所述复位结构包括：

复位缸，沿第一方向安装在所述侧整刀块上，所述复位缸包括缸体和活动安装于所述缸体内的活塞，所述活塞朝向所述凸模的一侧设有活动杆，另一侧与所述缸体的内侧壁限定出形变腔，所述形变腔内填充有压缩气体；以及，

挡板，设于所述凹模上并位于所述活动杆朝向凸模的一侧，用于与活动杆抵接配合以限制所述侧整刀块朝向凸模移动的活动行程。

6.如权利要求4所述的拉延模具，其特征在于，所述拉延模具还包括限位块，所述限位块设于所述第一腔远离所述凸模的一端，用以在所述第一方向上限位所述侧整刀块。

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