專利名稱：先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲回彈控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲回彈控制方法，主要是運(yùn)用沖壓模具的側(cè)壁反彎曲結(jié)構(gòu)對板料沖壓成形時(shí)出現(xiàn)的側(cè)壁卷曲回彈進(jìn)行控制，屬于沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，先進(jìn)高強(qiáng)鋼的發(fā)展十分迅速，使用量也在逐年增加，但是在先進(jìn)高強(qiáng)鋼的成形過程中仍然存在著很多問題難于解決，回彈現(xiàn)象就是一種十分常見的問題，側(cè)壁卷曲是先進(jìn)高強(qiáng)板回彈的一種特殊形式。以帽形件為例，它是很多行業(yè)廣泛使用的一種沖壓件，經(jīng)常作為十分重要的結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)，用量大，成形質(zhì)量和尺寸精度要求高。但是，這種先進(jìn)高 強(qiáng)度帽形件的成形質(zhì)量一直很難控制，由于帽形件截面的特殊開口結(jié)構(gòu)和鋼板的高強(qiáng)度使它會出現(xiàn)很嚴(yán)重的回彈現(xiàn)象，先進(jìn)高強(qiáng)鋼板料在沖壓時(shí)，由于凸、凹模圓角的作用或拉延筋的作用，使應(yīng)力分布不均勻或應(yīng)力在板料金屬厚度方向上呈梯度分布，在彎曲和矯直的過程中，板料兩面的變形不一致在材料進(jìn)入凹模圓角彎曲時(shí)，內(nèi)表面受拉應(yīng)力，外表面受壓應(yīng)力，通過凹模圓角被側(cè)壁矯直后，內(nèi)表面受壓應(yīng)力，外表面受拉應(yīng)力；而當(dāng)沖壓結(jié)束凸模離開模腔后，由于彈性恢復(fù)，內(nèi)外表面應(yīng)力狀態(tài)再次發(fā)生改變，內(nèi)表面受拉應(yīng)力，外表面受壓應(yīng)力，使零件出現(xiàn)側(cè)壁向外卷曲和法蘭下沉的情況，甚至出現(xiàn)整體扭曲的缺陷，這些缺陷的出現(xiàn)會使零件裝配困難，情況嚴(yán)重時(shí)會由于間隙過大而導(dǎo)致工件不能焊接。所以，一定要控制先進(jìn)高強(qiáng)鋼零件在沖壓成形過程中出現(xiàn)的側(cè)壁卷曲和法蘭下沉的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種先進(jìn)高強(qiáng)鋼板沖壓件側(cè)壁卷曲控制方法，主要通過沖壓模具側(cè)壁的彎曲結(jié)構(gòu)，使材料預(yù)先產(chǎn)生反向變形，來補(bǔ)償帽形件側(cè)壁發(fā)生回彈而產(chǎn)生的卷曲變形，使側(cè)壁及法蘭邊平直，從而提高帽形件的成形質(zhì)量。這種方法主要用來生產(chǎn)質(zhì)量要求高的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件。所述的方法主要是改變傳統(tǒng)沖壓模具結(jié)構(gòu)，預(yù)先使零件產(chǎn)生反彎曲。在進(jìn)行模具加工制造時(shí)，將模具側(cè)壁加工成圓弧型面，作為沖壓回彈補(bǔ)償面，在成形過程中，板料沿著圓弧型面會發(fā)生彎曲，產(chǎn)生反向變形；當(dāng)沖壓結(jié)束時(shí)，由于其高強(qiáng)度，發(fā)生預(yù)先反向彎曲的側(cè)壁由于回彈變形而向內(nèi)收縮，平衡了側(cè)壁應(yīng)力，避免了兩側(cè)壁由于回彈而造成向外側(cè)卷曲的情況發(fā)生。零件的法蘭邊會由于側(cè)壁的卷曲發(fā)生下沉的情況，在對模具的側(cè)壁進(jìn)行加工的同時(shí)，將與法蘭邊接觸的凹模模面加工成具有一定角度的向上傾斜斜面，壓邊圈也是同樣角度的斜面。使得側(cè)壁在回彈的時(shí)候，法蘭邊能夠補(bǔ)償其下沉量，使傾斜的法蘭邊變成水平狀態(tài)，從而得到形狀良好的零件。本發(fā)明中所述凸模和凹模上制造的圓弧位置相對應(yīng)，方向相反，凸模側(cè)壁表面圓弧為外凸，凹模側(cè)壁表面為內(nèi)凹。所述板料為先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板，鋼板在沖壓時(shí)與模具側(cè)壁接觸時(shí)發(fā)生的變形為彈性變形，板料的強(qiáng)度越高，其內(nèi)外兩側(cè)的彈性回復(fù)差值就越大，發(fā)生側(cè)壁卷曲越嚴(yán)重。本發(fā)明所述的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件成形側(cè)壁卷曲控制方法，主要是運(yùn)用具有特殊結(jié)構(gòu)的模具進(jìn)行沖壓成形，模具側(cè)壁加工成圓弧型面，模面為斜面，沖壓時(shí)使帽形件側(cè)壁發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生反向變形應(yīng)力；沖壓結(jié)束后，變形的側(cè)壁會發(fā)生回彈，平衡了預(yù)先的反變形，防止了側(cè)壁出現(xiàn)卷曲和法蘭邊下沉的情況。本發(fā)明可以明顯提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼帽形沖壓件的成形質(zhì)量，對解決由于側(cè)壁卷曲和法蘭不平造成的裝配問題，具有十分明顯的作用。


圖I為本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為成形后零件變化過程。圖中1.凸模2.壓邊圈3.板料4.凹模5.頂板
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖所示進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及其具體實(shí)施方式
。通過對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼帽形沖壓件進(jìn)行數(shù)值模擬，對側(cè)壁卷曲情況和法蘭邊下沉量有一個(gè)初步的認(rèn)定，對模型中的模具進(jìn)行修形，使用修改后的模具進(jìn)行沖壓成形模擬及回彈模擬，計(jì)算出得到精確尺寸零件所需要的預(yù)先型面彎曲弧度和模面斜角。依據(jù)模擬的結(jié)果，對模具進(jìn)行加工，將凸、凹模側(cè)壁加工成圓弧型面，法蘭邊模面向上傾斜，進(jìn)行沖壓實(shí)驗(yàn)，結(jié)束后由于預(yù)先的反向變形應(yīng)力平衡了回彈產(chǎn)生的側(cè)壁卷曲，使側(cè)壁趨于平直，法蘭邊趨于水平，然后對零件回彈后的最終形狀尺寸進(jìn)行分析，得出其回彈變形的規(guī)律；再不斷地調(diào)試模具側(cè)壁圓弧型面的尺寸及模面斜角，得出最合適、最準(zhǔn)確的控制側(cè)壁卷曲和法蘭下沉的沖壓成形模具。在加工時(shí)，凸模(I)的側(cè)壁型面為外凸面，凹模(4)的側(cè)壁型面為內(nèi)凹面。通過側(cè)壁卷曲回彈控制方法得到的零件，其輪廓尺寸精度高，成形質(zhì)量好。本發(fā)明控制了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在沖壓成形過程中容易出現(xiàn)的側(cè)壁卷曲、法蘭下沉等缺陷，解決了由側(cè)壁卷曲回彈引起的裝配問題，對改善先進(jìn)高強(qiáng)鋼零件的成形質(zhì)量具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲回彈控制方法，通過改變模具結(jié)構(gòu)來解決先進(jìn)高強(qiáng)鋼帽形件在成形時(shí)容易出現(xiàn)的側(cè)壁卷曲和法蘭下沉現(xiàn)象，主要包括將凸、凹模的側(cè)壁加工成圓弧，將與法蘭邊接觸的凹模模面加工成向上傾斜的斜面，壓邊圈也是同樣角度的斜面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲控制方法，其特征在于凸模和凹模上制造的圓弧位置相對應(yīng)，方向相反，凸模側(cè)壁表面圓弧為外凸，凹模側(cè)壁表面為內(nèi)凹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲控制方法，其特征在于鋼板在沖壓時(shí)與凸、凹模側(cè)壁接觸時(shí)發(fā)生的變形為彈性變形。
全文摘要
本發(fā)明是一種先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓件側(cè)壁卷曲回彈控制方法，通過改變模具結(jié)構(gòu)來控制先進(jìn)高強(qiáng)鋼板在沖壓成形時(shí)容易出現(xiàn)的側(cè)壁卷曲和法蘭下沉現(xiàn)象。所述發(fā)明的主要方法是將凸、凹模側(cè)壁加工成圓弧型面，作為沖壓回彈補(bǔ)償面，在成形過程中，板料隨著模具發(fā)生彎曲，產(chǎn)生反向變形應(yīng)力；當(dāng)沖壓結(jié)束時(shí)，由于其高強(qiáng)度，發(fā)生彎曲的側(cè)壁回彈變形，平衡了預(yù)先的側(cè)壁反向變形應(yīng)力，避免了兩側(cè)壁由于回彈而向外側(cè)卷曲情況的發(fā)生；再將與法蘭邊接觸的凹模模面加工成向上傾斜的斜面，壓邊圈也是同樣角度的斜面。使得側(cè)壁在發(fā)生回彈的時(shí)候，零件法蘭邊能夠補(bǔ)償其下沉量，使下沉的法蘭邊變成水平狀態(tài)，得到形狀良好的零件。本發(fā)明對提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼的成形精度具有十分重要的現(xiàn)實(shí)使用價(jià)值。
文檔編號B21D37/10GK102632157SQ20121013552
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者呂萌萌, 徐虹, 李欣, 沈永波, 谷諍巍, 鄭生虎 申請人:吉林大學(xué)