一種車用鋁板的沖壓用裝置及沖壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁材成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車用鋁板的沖壓用裝置及沖壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車用鋁板沖壓件的成形制造會涉及彎曲變形、拉深變形和脹形成形等工藝，如圖1中汽車B柱。在沖壓過程中，施加壓邊力可以防止工件的側(cè)壁或凸緣起皺及減小回彈。理想的壓邊力應該是開始拉深時最大，隨著拉深過程的進行而逐漸變小，或至少保持壓邊力恒定不變。而現(xiàn)有常見沖壓模具設(shè)計上采用的單級彈簧壓邊方式，其壓邊力隨著行程(拉深深度)的增加反而增大，這對成形不利。也有報道中公開的實驗裝置采用剛性壓邊裝置，其壓邊力不隨行程變化?，F(xiàn)有的板材恒壓邊力沖壓裝置例如為圖2所示的裝置；其中，01為橡膠片，02為壓邊圈，03為定位板，04為限位螺釘，05為螺母，06為凹模，07為凸模，08為毛坯，09為橡膠容框，010為頂桿，011為頂板，012為橡膠。又如專利申請CN201220339302.8中提供一種帶恒力壓邊機構(gòu)的拉伸模。但該裝置的上模和下模分離，上模和下模需要分別與沖床連接；還有，其中有一級彈性元件為橡膠墊，而橡膠的應力應變關(guān)系不像彈簧那樣是線性關(guān)系，因此其壓邊力的值不易精確控制。
[0003]此外，鋁合金因其延伸率低等特性，而不能用常規(guī)沖壓方法成形形狀復雜的構(gòu)件，否則容易導致開裂等缺陷，回彈也較大且難以控制，而采用加熱后沖壓的方式能改善其成形性能和實現(xiàn)車用鋁板精確成形。具體地，可以使用熱沖壓或溫沖壓的方式來實現(xiàn)鋁板的精確成型。所述熱沖壓是高溫熱鋁板(一般為500°C左右)在沖壓裝置上進行熱沖壓，并在裝置上冷卻淬火；而溫沖壓是先將鋁板固溶淬火至室溫，再將其加熱至時效溫度170?180°C進行溫沖壓，取出后再對其在時效溫度下進行人工時效處理。然而，現(xiàn)有技術(shù)中提供的沖壓裝置都不具備在裝置上對鋁板進行溫沖壓實驗的能力。
[0004]因而，現(xiàn)有技術(shù)中的這些裝置并不能實現(xiàn)在單動壓機的前提下精確控制壓邊力的效果，且現(xiàn)有技術(shù)中這些裝置都并不適宜于實驗室中對車用鋁板的沖壓進行探索，例如探索鋁板材在高于室溫的狀態(tài)下的彎曲回彈和脹形的成形極限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明提供一種車用鋁板的沖壓用裝置，所述裝置包括上模組件和下模組件；所述上模組件包括設(shè)置在裝置最頂端且呈水平設(shè)置的板狀的上模座12、設(shè)置在所述上模座12下表面上的上夾板10、一端固定設(shè)置在所述上模座12上且自由端朝向下設(shè)置的柱狀凸模15、一端固定設(shè)置在所述上模座12上且自由端朝向下設(shè)置的上模限位柱14、一端固定設(shè)置在所述上模座12上且自由端朝向下設(shè)置的導套9、以及設(shè)置在所述上夾板10下方的恒力壓邊組件；
[0006]所述恒力壓邊組件包括豎向設(shè)置的卸料桿8、設(shè)置在卸料桿8下端的均水平設(shè)置且相互平行的止擋板7和壓料板5、設(shè)置在所述止擋板7和壓料板5之間的等高套16和內(nèi)限位柱6、以及同軸線設(shè)置在卸料桿8外周的第一豎向彈簧21和第二豎向彈簧22，所述止擋板7位于壓料板5上方，所述第一豎向彈簧21設(shè)置在上夾板10和止擋板7之間，所述第二豎向彈簧22設(shè)置在止擋板7和壓料板5之間；其中所述等高套16固定設(shè)置在所述壓料板5上，而等高套16與止擋板7之間能做豎向相對運動；所述內(nèi)限位柱6固定設(shè)置在所述止擋板7上，而內(nèi)限位柱6與壓料板5之間能做豎向相對運動；
[0007]所述下模組件包括設(shè)置在裝置最底端且呈水平設(shè)置的板狀的下模座1、固定設(shè)置在所述下模座I上的凹模組件、一端固定設(shè)置在所述下模座I上且自由端朝向上設(shè)置的下模限位柱17、一端固定設(shè)置在所述下模座I上且自由端朝向上設(shè)置的導柱2 ;
[0008]所述導柱2與所述導套9配合，且在所述導柱2的外圍還同軸線設(shè)置有用于在向下的外加壓力卸載時使得所述上模組件向上回彈的第三豎向彈簧23。
[0009]在一種具體的實施方式中，所述凹模組件包括固定設(shè)置在所述下模座上且相互分離而形成中間凹槽的兩塊凹模板、設(shè)置在所述凹槽中且緊貼凹模板設(shè)置的R角模塊、設(shè)置在所述凹槽中且緊貼所述下模座設(shè)置的凹模底板以及設(shè)置在所述凹模底板上且呈凸起狀的脹形模塊，且所述凸模的底端帶有與所述脹形模塊相配的凹坑。
[0010]在一種具體的實施方式中，所述上模座12與凸模15間通過第一連接螺栓11連接，所述上模座12與上模限位柱14間通過第二連接螺栓13連接，所述下模座I與下模限位柱17間通過第三連接螺栓18連接。
[0011]在一種具體的實施方式中，由所述上模限位柱14與下模限位柱17構(gòu)成的限位柱組件的組數(shù)為2組或以上。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，所述上模座與下模座整體呈圓形板時，所述限位柱組件的組數(shù)最優(yōu)為呈中心對稱設(shè)置的3組；而當所述上模座與下模座整體呈方形板時，所述限位柱組件的組數(shù)最優(yōu)為呈對稱設(shè)置的2組或4組。
[0012]在一種具體的實施方式中，由所述導套9和導柱2構(gòu)成的裝置導向組件的組數(shù)為3組或4組。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，所述上模座與下模座整體呈圓形板時，所述裝置導向組件的組數(shù)最優(yōu)為3組；而當所述上模座與下模座整體呈方形板時，所述裝置導向組件的組數(shù)最優(yōu)為4組。
[0013]在一種具體的實施方式中，所述等高套16和內(nèi)限位柱6的數(shù)量均為3個或4個。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，所述上模座與下模座整體呈圓形板時，所述等高套16和內(nèi)限位柱6的數(shù)量最優(yōu)為3個；而當所述上模座與下模座整體呈方形板時，所述等高套16和內(nèi)限位柱6的數(shù)量最優(yōu)為4個。這樣的設(shè)計確保了裝置的平穩(wěn)，不會偏載。
[0014]在一種具體的實施方式中，所述凸模、凹模板和凹模底板中均設(shè)置有水平向的通孔。使用本發(fā)明提供的裝置不僅可以對所述鋁板進行熱沖壓，還可以對其進行溫沖壓。當使用該裝置進行熱沖壓時，所述通孔中用于通入淬火用的冷卻水；而當該裝置用于鋁板的溫沖壓時，所述通孔中用于設(shè)置加熱用的熱電阻。
[0015]在一種具體的實施方式中，所述通孔的尺寸設(shè)置為便于在其中插入熱電阻，且在所述通孔中設(shè)置有用于對裝置進行加熱的熱電阻。
[0016]本發(fā)明還提供一種車用鋁板的沖壓方法，所述沖壓方法為溫沖壓，具體是先將熱鋁板固溶淬火，再將其置入如上所述的包含通孔和熱電阻的裝置中，使用該裝置加熱至其時效溫度170?180°C沖壓成形，取出后再對其進行人工時效處理。
[0017]使用本發(fā)明提供的車用鋁板的沖壓用裝置，可以用于方便地探索鋁合金板材沖壓成形過程中的工藝參數(shù)。本發(fā)明的裝置至少能帶來如下幾個方面的有益效果:
[0018]一、本發(fā)明設(shè)置為凸模在上、凹模在下的正向沖壓裝置，兩級彈簧實現(xiàn)恒力壓邊的設(shè)計使得本發(fā)明中沖壓實驗可以在單動液壓機上進行。
[0019]二、本發(fā)明采用兩級彈簧來保持壓邊力恒定，因彈簧的彈力與變形量為線性關(guān)系，因而本發(fā)明能更準確地設(shè)計計算得到的所需壓邊力。
[0020]三、本發(fā)明中通過具體的第一豎向彈簧21和第二豎向彈簧22的選型，可以很方便地調(diào)整實驗過程中所需的恒定壓邊力的大小，便于沖壓的實驗探索。
[0021]四、本發(fā)明中提供的裝置為一體式裝置，導柱2外圍設(shè)置的第三豎向彈簧23起支撐和復位上模組件的作用，使其置于壓力機(如單動液壓機)上即可使用，而不需要將上模組件固定在壓力機上，省去現(xiàn)有技術(shù)中的沖壓模具的架模(與沖床的連接)環(huán)節(jié)。
[0022]五、在一種優(yōu)選方式中，本發(fā)明通過設(shè)置凹模板3、R角模塊4和凹模底板19的組合設(shè)計代替現(xiàn)有技術(shù)中的整塊凹模組件(或至少凹模板3和R角模塊4是一體成型的)，使得本發(fā)明可根據(jù)沖壓實驗的需要方便地調(diào)整凹模與凸模之間的間隙以及調(diào)整R角模塊4的尺寸和形狀，從而更加方便地將本發(fā)明提供的裝置用于沖壓實驗中不同工藝參數(shù)的探索。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明中涉及的汽車B柱的外形示意圖，
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的車用鋁板恒壓邊力沖壓模具示意圖，
[0025]圖3為本發(fā)明提供的車用鋁板沖壓裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0026]圖4為圖3的左側(cè)視圖，
[0027]圖5為圖3的正向視圖，
[0028]圖6為本發(fā)明提供的車用鋁板沖壓裝置的剖視結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明通過以下實施例具體說明，但本發(fā)明的范圍并不僅限于下述實施例。
[0030]本發(fā)明設(shè)計的裝置中，至少導柱2和卸料桿8均能在豎直方向上與上模座12間做相對運動，但包括導柱2和卸料桿8在內(nèi)的組件均不能伸出所述上模座12。
[0031]本發(fā)明的實驗裝置結(jié)構(gòu)中，如圖5?6所示，凸模15、凹模底板19和凹模板3上設(shè)有通孔，其作用例如為插入熱電阻為裝置加熱，使其能實現(xiàn)加熱坯料和溫沖壓的功能。
[0032]由圖3?6中結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明提供的裝置在沖壓過程中(凸模起作用的過程中)可以保持壓邊力恒定不變，且只需單動壓力機即可實現(xiàn)本發(fā)明中的沖壓過程。
[0033]本發(fā)明的實驗裝置結(jié)構(gòu)如圖3?5所示。下模座I上表面設(shè)置有凹模底板19、凹模板3和下模限位柱17，均與下模座I用螺栓固定連接，導柱2與下模座I過盈配合。在凹模板3與凹模底板