一种板材零件冲/焊一体化制造装置的制造方法
一种板材零件冲/焊一体化制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高强度板材成形和连接装置，具体涉及一种板材零件冲/焊一体化制造装置。
技术背景
[0002]高强度板材在汽车行业内大量使用，高强度板材的使用可以减轻汽车自身重量，实现汽车轻量化，这对汽车的发展至关重要。
[0003]目前工业上主要采用热冲压方法来对高强度钢板进行成形加工，该方法先要将板材加热到奥氏体状态，然后再在具备冷却流道模具内完成淬火，获得马氏体状态，成形出超高强度钢材零件。经过热冲压加工后的高强度钢板具有塑性好，成形极限高，回弹小的特点，但是该方法先将材料加热，再冷却，这不仅导致能耗浪费巨大，而且生产效率低，制造成
[0004]高强度板材进行冷冲压成形时因为不需要加热，所以可以降低制造能耗，降低生产成本。然而，其问题主要是板材回弹很难控制，通常可采用模具型面补偿的方法来控制成形精度，但是不同批次板材存在差异，这就增加了回弹控制的难度。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种板材零件冲/焊一体化制造装置，经此装置加工生产的板材零件具有回弹小，消耗能源少，加工效率高等优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模10和凸模17，凹模10固定在下模板11上，凸模17通过凸模固定板2连接在上模板3上，下模板11和上模板3通过导柱15和导套18连接在一起，凸模固定板2下表面连接有两个以上的第一磁流变阻尼器4，第一磁流变阻尼器4下端连接压边圈6，压边圈6下部装有两个以上的第二磁流变阻尼器16，第二磁流变阻尼器16下端和点焊上电极16-6相连，压边圈6和凹模10正对；凹模10的外缘上装有两个以上的点焊下电极13，点焊下电极13的数量、位置和第二磁流变阻尼器16相对应，凹模10的中心位置装有第一电磁铁9，在凹模10的外缘上装有两个以上的第二电磁铁8，第二电磁铁8的安装位置均在以点焊下电极13的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极13形成相间分布。
[0008]所述的凸模固定板2、上模版3在与第一磁流变阻尼器4相对应的位置处开有第一导线孔24。
[0009]所述的第二电磁铁8嵌套在第二固定卡盘27下部的凹槽内，第二固定卡盘27嵌套在凹模10外缘内，在凹模10和第二固定卡盘27相应的位置上通有第二导线孔25。
[0010]所述的第一电磁铁9嵌套在第三固定卡盘28下部的凹槽内，第三固定卡盘28固定在液压推杆30的上端，液压推杆30下端连有液压缸31，在液压推杆30的顶端设有第四导线孔34，下模板11的相应位置处设有第三导线孔33。
[0011]所述的凹模10与点焊下电极13下端相连接的位置开有第五导线孔36。
[0012]所述的点焊下电极13的电极座13-2中心沿轴向开有第八导线孔13-3。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下技术优势:
[0014]1、相比传统热成形方法，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案无需将材料加热再冷却，因此大大降低了生产能耗，且生产效率高，制造成低。
[0015]2、相比于单纯的冷冲压成形加工方式，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案是在冲压成形后的板材上加焊一个钢板，由此能够大幅度减小板材冲压后的回弹量，提高制造精度。通过加焊板材来降低冲压零件回弹量的方法适用于不同批次、不同规格的板材。
[0016]3、相比于在独立的冲压设备和焊接设备上分别进行冲、焊加工的加工方案，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案能够大大节省生产过程中所需的生产空间、人力资源，使高强度板材零件的生产快捷高效。
[0017]4、在传统板材冲压加工过程中，有时会出现冲压后的板材粘附在装置的凸模上，随凸模向上移动，脱离凹模的现象。本发明在凹模的凸台上和顶料杆的头部都加有电磁铁，在通电时能够对板材产生较大的吸力，由此能够防止上述板材脱离凹模的现象。在零件加工完成后电磁铁断电，对板材的吸力消失，此时通过顶料杆的顶料运动就能轻松的将零件从凹模中取出，十分方便。
[0018]5、本发明通过对磁流变阻尼器通、断电的控制来改变磁流变阻尼器阻尼的大小，由此实现在板材加工过程中冲、焊两个步骤的快速切换。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的正视图。
[0020]图2是图1的A-A的剖视图。
[0021]图3是图1中B处的局部放大图。
[0022]图4是图1中C处的局部放大图。
[0023]图5是图1中E处的局部放大图。
[0024]图6是图1中D处的局部放大图。
[0025]图7是第一磁流变阻尼器4的结构示意图。
[0026]图8是图7中G处的局部放大图。
[0027]图9是图1中F处的局部放大图。
[0028]图10是图9中H处的局部放大图。
[0029]图11是点焊下电极13的结构示意图。
[0030]图12是用本发明进行板材零件冲/焊加工时的工艺流程图，其中，图12-1为第一待加工板材38放置位置示意图，图12-2为进行冲压工艺时第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16工作状态示意图，图12-3为凸模17冲压第一待加工板材38的过程示意图，图12-4为第二待加工板材39的放置位置示意图，图12-5为进行焊接工艺时第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16的工作状态示意图，图12-6为点焊上电极16-6和点焊下电极13放电焊接过程示意图，图12-7表示在装置完成焊接工艺后上模板3上行过程的示意图，图12-8表示经过冲/焊加工后的零件被液压推杆30推出的过程示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
[0032]参照图1，一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模10和凸模17，凹模10通过第三螺钉12固定在下模板11上，凸模17和其模柄I是一个整体，凸模17在垂直于自身轴线方向上的截面形状为圆形，模柄I上套有上模板3，且模柄I和上模板3之间为过渡配合，上模板3通过第一螺钉19和凸模固定板2连接，凸模固定板2套在凸模17上和凸模17形成过渡配合，下模板11和上模板3通过导柱15和导套18连接在一起，凸模固定板2下连接有四个第一磁流变阻尼器4，这四个第一磁流变阻尼器4的安装位置距凸模17轴线的距离相等，而且任意两个相邻第一磁流变阻尼器4的安装位置同凸模17轴线连线所形成的夹角均为90度，第一磁流变阻尼器4下端连接压边圈6，压边圈6是回转体零件，压边圈6上装有三个第二磁流变阻尼器16，这三个第二磁流变阻尼器16的安装位置距压边圈6轴线的距离相等，而且任意两个安装后的磁流变阻尼器16同压边圈6轴线连线所形成的夹角均为120度，压边圈6和凹模10正对；凹模10是一个回转体零件，凹模10上表面边缘处通过第二螺钉14和定位板7相连，凹模10的外缘上装有三个点焊下电极13，且三个点焊下电极13的安装位置在三个第二磁流变阻尼器16的正下方，凹模10的中心位置装有第一电磁铁9，在凹模10的外缘上装有三个第二电磁铁8。
[0033]参照图2，所述的第二电磁铁8的安装位置均在以三个点焊下电极13的中心为依据所确定的圆上，并且和三个点焊下电极13形成相间分布，每个第二电磁铁8都把与之相邻的两个点焊下电极13之间的圆弧等分为两段。
[0034]参照图3，所述的第一次流变阻尼器4的上端通过螺纹和凸模固定板2连接，并且在凸模固定板2和上模版3相应位置开有第一导线孔24，用以通过和第一磁流变阻尼器4相连的第一导线20，第一磁流变阻尼器4下端套有固定卡盘21，固定卡盘21下部嵌有圆柱块22，圆柱块22通过螺纹和第一磁流变阻尼器4的下端固连，固定卡盘21套在第一磁流变阻尼器4下端的同时又通过第四螺钉23固定在压边圈6对应位置的凹台内。
[0035]所述的第一磁流变阻尼器4上还套有弹簧5，弹簧5上侧卡在凸模固定板2对应位置的凹台内，下侧顶在固定卡盘21上，并且卡在压边圈6对应位置的凹台内。
[0036]参照图4，所述的第二电磁铁8嵌套在第二固定卡盘27下部的凹槽内，第二固定卡盘27使用铝合金制造，第二固定卡盘27嵌套在凹模10外缘上的凹台内，并且其凹槽开口向下，第二固定卡盘27和凹模10上的凹台之间形成过盈配合，在凹模10和第二固定卡盘27相应的位置上通有第二导线孔25，用以通过和第二电磁铁8相连的第二导线26。
[0037]参照图5，所述的第一电磁铁9嵌套在第三固定卡盘28下部的凹槽内，第三固定卡盘28使用铝合金制造，第三固定卡盘28凹槽向下，第三固定卡盘28通过第五螺钉29固定在液压推杆30的上端，且第三固定卡盘28和凹模10中心的通孔形成间隙配合，液压推杆30下端连有液压缸31，第一电磁铁9，第三固定卡盘28，液压推杆30，液压缸31共同组成了顶料机构；液压推杆30的顶端设有第四导线孔34，下模板11的相应位置处设有第三导线孔33，这两个导线孔都是用以通过和第一电磁铁9相连的第三导线32。
[0038]参照图6，所述的点焊下电极13的上端是用导电材料制作的电极13-1，点焊下电极13下部通过螺纹固连在凹模10上的凹槽内，点焊下电极13周围填充有固态绝缘材料35，以使电极13-1和凹模10之间保持绝缘，在凹模10里，与点焊下电极13下端相连接的位置开有第五导线孔36，用以通过和点焊下电极13相连接的第四导线37。
[0039]参照图7，所述的第一磁流变阻尼器4包括第一阻尼器导套4-1，第一阻尼器导套4-1内部套有第一阻尼器导柱4-4，第一阻尼器导套4-1和第一阻尼器导柱4-4之间为间隙配合，配合面上有良好的润滑，以保证第一阻尼器导柱4-4能够相对第一阻尼器导套4-1自由滑动，第一阻尼器导柱4-4上安装有第一磁流变活塞4-2，第一磁流变活塞4-2和第一阻尼器导柱4-4之间为过盈配合，第一阻尼器导柱4-4内部还开有第六导线孔4-7，用以通过和第一磁流变活塞4-2相连的第一导线20，在第一阻尼器导柱4-4上且位于第一磁流变活塞4-2下方套有第一导套盖4-3，第一导套盖4-3通过第六螺钉4-5固连在第一阻尼器导套4-1 下端，在由第一阻尼器导套4-1、第一阻尼器导柱4-4、第一导套盖4-3所形成的封闭腔内装满了第一磁流变阻尼液4-6。
[0040]参照图8，所述的第一磁流变活塞4-2在沿其轴线的方向通有第一活塞通孔4-8，以连通活塞上下两侧的第一磁流变阻尼液4-6，在第一活塞通孔4-8和第一阻尼器导柱4-4之间装有第一电磁线圈4-9，第一电磁线圈4-9和第一导线20连接，当第一电磁线圈4-9未通电时第一活塞通孔4-8内的第一磁流变阻尼液4-6阻尼较小，可以上下流动；当第一电磁线圈4-9通电后，电磁线圈4-9周围产生磁场，使得第一活塞通孔4-8内的第一磁流变阻尼液4-6阻尼变得很大，无法再在第一活塞通孔4-8内上下自由流动。
[0041]参照图9，所述的第二磁流变阻尼器16包括第二阻尼器导套16-1，第二阻尼器导套16-1内部套有第二阻尼器导柱16-2，第二阻尼器导套16-1和第二阻尼器导柱16-2之间为间隙配合，配合面上有良好的润滑，以保证第二阻尼器导柱16-2能够相对第二阻尼器导套16-1自由滑动，第二阻尼器导柱16-2上安装有第二磁流变活塞16-9，第二磁流变活塞16-9和第二阻尼器导柱16-2之间为过盈配合，在第二阻尼器导柱16-2上且位于第二磁流变活塞16-9下方套有第二导套盖16-4，第二导套盖16-4同时又通过第七螺钉16_8固连在第二阻尼器导套16-1下端，在由第二阻尼器导套16-1、第二阻尼器导柱16-2、第二导套盖16-4所形成的封闭腔内装满了第二磁流变阻尼液16-3，第二阻尼器导柱16-2下端通过螺纹和点焊上电极16-6相连，点焊上电极16-6上套有绝缘套16-7，绝缘外侧套有圆形弹簧卡盘16-5，弹簧卡盘16-5上装夹着第二弹簧16-10的下端，第二弹簧16-10的另一端顶在了压边圈6相应位置的凹台上。
[0042]所述的第二阻尼器导柱16-2内部沿轴线开有第七导线孔16-11，用以通过连接点焊上电极16-6的第五导线16-12和连接第二磁流变活塞16-9的第六导线16-13。
[0043]参照图10，所述的第二磁流变活塞16-9在沿其轴线的方向通有第二活塞通孔16-14，以连通活塞上下两侧的第二磁流变阻尼液16-3，在第二活塞通孔16-14和第二阻尼器导柱16-2之间装有第二电磁线圈16-15，第二电磁线圈16-15和第六导线16-13相连，当第二电磁线圈16-15未通电时第二活塞通孔16-14内的磁流变阻尼液16-3阻尼较小，可以上下流动；当第二电磁线圈16-15通电后，第二电磁线圈16-15周围产生磁场，使得第二活塞通孔16-14内的磁流变阻尼液16-3阻尼变得很大，无法再在第二活塞通孔16-14内上下自由流动。
[0044]参照图11，所述的点焊下电极13包括电极13-1，电极13_1安装在电极座13_2上，电极座13-2用绝缘材料制造而成，电极13-1和电极座13-2之间形成过盈配合，电极座13-2中心沿轴向开有第八导线孔13-3，用以通过和电极13-1相连的第四导线37。
[0045]本发明的工作原理为:
[0046]参照图12，工作步骤分为冲压加工和焊接加工。开始时第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16、第一电磁铁9、第二电磁铁8、点焊上电极16-6、电极13-1均未通电，第二磁流变阻尼器16上的点焊上电极16-6伸出压边圈6 —小段距离。
[0047]冲压加工过程:
[0048]参照图12-1，将第一待加工板材38放置在凹模10上的定位板7内，之后开始对其进行冲压加工；
[0049]参照图12-2，凸模17、凸模固定板2、第一磁流变阻尼器4和压边圈6同时随上模板3向下运动，第二磁流变阻尼器16未通电，其内部磁流变阻尼液16-3的阻尼较小，当点焊上电极16-6和第一待加工板材38表面接触后，其所受到的压力传递给了第二弹簧16-10，因此第二弹簧16-10发生弹性变形，点焊上电极16-6向上缩回到压边圈6内，随后压边圈6与第一待加工板材38接触；
[0050]参照图12-3，因为第一磁流变阻尼器4未通电，其内部的第一磁流变阻尼液4-6的阻尼较小，当凸模固定板2继续向下移动时，压边圈6所受到的压力便传递给了第一弹簧5，第一弹簧5发生弹性形变，第一磁流变阻尼器4被纵向压缩，第一待加工板材38在凸模17的挤压作用下产生塑形变形，直至达到加工要求；随后第一电磁铁9、第二电磁铁8同时通电，对第一待加工板材38产生较大的吸力，与此同时，凸模17开始向上移动，第一电磁铁9、第二电磁铁8对板材产生的吸力能够将第一待加工板料38牢牢的固定在凹模10上，当凸模17升到最顶端时，第一弹簧5、第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16均回复到了原来的状态，至此，冲压加工过程完成。
[0051]焊接加工过程:
[0052]参照图12-4，紧接着上述冲压加工工序，在第一待加工板材38上放置第二待加工板材39，之后第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16同时接通电源，第一磁流变阻尼液4-6和第二磁流变阻尼液16-3的阻尼变得很大，与此同时，凸模17、凸模固定板2、第一磁流变阻尼器4和压边圈6随上模板3开始向下移动；
[0053]参照图12-5，当装在第二磁流变阻尼器16上的点焊上电极16_6和第二待加工板材39接触后，点焊上电极16-6受到的压力不再传递给第二弹簧16-10，而是传递到阻尼很大的第二磁流变阻尼液16-3上，阻尼很大的第二磁流变阻尼液16-3上无法流动且不可压缩，因此第二阻尼导柱16-2无法相对于第二阻尼导套16-1上下滑动，点焊上电极16-6也不再缩回压边圈6内，同理，第一磁流变阻尼器4内的第一磁流变阻尼液4-6无法流动且不可压缩，第一阻尼导柱4-4无法相对于第一阻尼导套4-1上下滑动，所以点焊上电极16-6和第二待加工板材39的接触处便产生了较大的压力；
[0054]参照图12-6，当点焊上电极16-6受到的压力达到要求大小时，第一电磁铁9和第二电磁铁8断电，点焊上电极16-6和点焊下电极13同时接通电源并在短时间内通过大量电流，之后自动断电，由此完成点焊过程，此后第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16断电；
[0055]参照图12-7，在第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16断电的同时，上模板3带动凸模固定板2开始向上移动；
[0056]参照图12-8，点焊加工完成后，液压推杆30在液压的作用下从液压缸31内伸出，并将经冲压、焊接加工后的板材零件顶出，至此，整个冲/焊一体化加工过程结束。
[0057]经过冲/焊一体化制造的板材零件内部存在残余应力，所以由此加工方法得到的零件还需进行时效去应力或振动去应力处理，以此来减小残余应力。
[0058]因此零件会发生微小变形，该变形在进行制造前应该通过有限元模拟获得，由有限元模拟的结果来指导冲/焊一体化制造工艺中板材及加工中参数的选择，以使制造的零件满足制造精度要求。
【主权项】
1.一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模(10)和凸模(17)，凹模(10)固定在下模板(11)上，凸模(17)通过凸模固定板(2)连接在上模板(3)上，下模板(11)和上模板⑶通过导柱(15)和导套(18)连接在一起，其特征在于:凸模固定板(2)下表面连接有两个以上的第一磁流变阻尼器(4)，第一磁流变阻尼器(4)下端连接压边圈(6)，压边圈(6)下部装有两个以上的第二磁流变阻尼器(16)，第二磁流变阻尼器(16)下端和点焊上电极(16-6)相连，压边圈(6)和凹模(10)正对；凹模(10)的外缘上装有两个以上的点焊下电极(13)，点焊下电极(13)的数量、位置和第二磁流变阻尼器(16)相对应，凹模(10)的中心位置装有第一电磁铁(9)，在凹模(10)的外缘上装有两个以上的第二电磁铁(8)，第二电磁铁(8)的安装位置均在以点焊下电极(13)的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极(13)形成相间分布。2.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的凸模固定板(2)、上模版(3)在与第一磁流变阻尼器(4)相对应的位置处开有第一导线孔(24)。3.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的第二电磁铁(8)嵌套在第二固定卡盘(27)下部的凹槽内，第二固定卡盘(27)嵌套在凹模(10)外缘内，在凹模(10)和第二固定卡盘(27)相应的位置上通有第二导线孔(25)。4.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的第一电磁铁(9)嵌套在第三固定卡盘(28)下部的凹槽内，第三固定卡盘(28)固定在液压推杆(30)的上端，液压推杆(30)下端连有液压缸(31)，在液压推杆(30)的顶端设有第四导线孔(34)，下模板(11)的相应位置处设有第三导线孔(33)。5.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的凹模(10)与点焊下电极(13)下端相连接的位置开有第五导线孔(36)。6.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的点焊下电极(13)的电极座(13-2)中心沿轴向开有第八导线孔(13-3)。
【专利摘要】一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模和凸模，凹模固定在下模板上，凸模连接在上模板上，下模板和上模板通过导柱和导套连接在一起，凸模固定板下表面连接有多个第一磁流变阻尼器，第一磁流变阻尼器下端连接压边圈，压边圈下部装有多个第二磁流变阻尼器，第二磁流变阻尼器下端和点焊上电极相连；凹模的外缘上装有多个的点焊下电极，凹模的中心位置装有第一电磁铁，在凹模的外缘上装有两个以上的第二电磁铁，第二电磁铁的安装位置均在以点焊下电极的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极形成相间分布，本发明集冲/焊一体化，经此装置加工的板材零件回弹小，消耗能源少，加工效率高。
【IPC分类】B21D37/10, B21D43/00, B23P23/00, B23K11/11
【公开号】CN104889736
【申请号】CN201510320597
【发明人】张琦, 姚坤, 孟德安, 古玺
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月9日
【技术领域】
[0001]本发明涉及高强度板材成形和连接装置，具体涉及一种板材零件冲/焊一体化制造装置。
技术背景
[0002]高强度板材在汽车行业内大量使用，高强度板材的使用可以减轻汽车自身重量，实现汽车轻量化，这对汽车的发展至关重要。
[0003]目前工业上主要采用热冲压方法来对高强度钢板进行成形加工，该方法先要将板材加热到奥氏体状态，然后再在具备冷却流道模具内完成淬火，获得马氏体状态，成形出超高强度钢材零件。经过热冲压加工后的高强度钢板具有塑性好，成形极限高，回弹小的特点，但是该方法先将材料加热，再冷却，这不仅导致能耗浪费巨大，而且生产效率低，制造成
[0004]高强度板材进行冷冲压成形时因为不需要加热，所以可以降低制造能耗，降低生产成本。然而，其问题主要是板材回弹很难控制，通常可采用模具型面补偿的方法来控制成形精度，但是不同批次板材存在差异，这就增加了回弹控制的难度。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种板材零件冲/焊一体化制造装置，经此装置加工生产的板材零件具有回弹小，消耗能源少，加工效率高等优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模10和凸模17，凹模10固定在下模板11上，凸模17通过凸模固定板2连接在上模板3上，下模板11和上模板3通过导柱15和导套18连接在一起，凸模固定板2下表面连接有两个以上的第一磁流变阻尼器4，第一磁流变阻尼器4下端连接压边圈6，压边圈6下部装有两个以上的第二磁流变阻尼器16，第二磁流变阻尼器16下端和点焊上电极16-6相连，压边圈6和凹模10正对；凹模10的外缘上装有两个以上的点焊下电极13，点焊下电极13的数量、位置和第二磁流变阻尼器16相对应，凹模10的中心位置装有第一电磁铁9，在凹模10的外缘上装有两个以上的第二电磁铁8，第二电磁铁8的安装位置均在以点焊下电极13的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极13形成相间分布。
[0008]所述的凸模固定板2、上模版3在与第一磁流变阻尼器4相对应的位置处开有第一导线孔24。
[0009]所述的第二电磁铁8嵌套在第二固定卡盘27下部的凹槽内，第二固定卡盘27嵌套在凹模10外缘内，在凹模10和第二固定卡盘27相应的位置上通有第二导线孔25。
[0010]所述的第一电磁铁9嵌套在第三固定卡盘28下部的凹槽内，第三固定卡盘28固定在液压推杆30的上端，液压推杆30下端连有液压缸31，在液压推杆30的顶端设有第四导线孔34，下模板11的相应位置处设有第三导线孔33。
[0011]所述的凹模10与点焊下电极13下端相连接的位置开有第五导线孔36。
[0012]所述的点焊下电极13的电极座13-2中心沿轴向开有第八导线孔13-3。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下技术优势:
[0014]1、相比传统热成形方法，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案无需将材料加热再冷却，因此大大降低了生产能耗，且生产效率高，制造成低。
[0015]2、相比于单纯的冷冲压成形加工方式，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案是在冲压成形后的板材上加焊一个钢板，由此能够大幅度减小板材冲压后的回弹量，提高制造精度。通过加焊板材来降低冲压零件回弹量的方法适用于不同批次、不同规格的板材。
[0016]3、相比于在独立的冲压设备和焊接设备上分别进行冲、焊加工的加工方案，高强度板材零件冲/焊一体化制造方案能够大大节省生产过程中所需的生产空间、人力资源，使高强度板材零件的生产快捷高效。
[0017]4、在传统板材冲压加工过程中，有时会出现冲压后的板材粘附在装置的凸模上，随凸模向上移动，脱离凹模的现象。本发明在凹模的凸台上和顶料杆的头部都加有电磁铁，在通电时能够对板材产生较大的吸力，由此能够防止上述板材脱离凹模的现象。在零件加工完成后电磁铁断电，对板材的吸力消失，此时通过顶料杆的顶料运动就能轻松的将零件从凹模中取出，十分方便。
[0018]5、本发明通过对磁流变阻尼器通、断电的控制来改变磁流变阻尼器阻尼的大小，由此实现在板材加工过程中冲、焊两个步骤的快速切换。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的正视图。
[0020]图2是图1的A-A的剖视图。
[0021]图3是图1中B处的局部放大图。
[0022]图4是图1中C处的局部放大图。
[0023]图5是图1中E处的局部放大图。
[0024]图6是图1中D处的局部放大图。
[0025]图7是第一磁流变阻尼器4的结构示意图。
[0026]图8是图7中G处的局部放大图。
[0027]图9是图1中F处的局部放大图。
[0028]图10是图9中H处的局部放大图。
[0029]图11是点焊下电极13的结构示意图。
[0030]图12是用本发明进行板材零件冲/焊加工时的工艺流程图，其中，图12-1为第一待加工板材38放置位置示意图，图12-2为进行冲压工艺时第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16工作状态示意图，图12-3为凸模17冲压第一待加工板材38的过程示意图，图12-4为第二待加工板材39的放置位置示意图，图12-5为进行焊接工艺时第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16的工作状态示意图，图12-6为点焊上电极16-6和点焊下电极13放电焊接过程示意图，图12-7表示在装置完成焊接工艺后上模板3上行过程的示意图，图12-8表示经过冲/焊加工后的零件被液压推杆30推出的过程示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
[0032]参照图1，一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模10和凸模17，凹模10通过第三螺钉12固定在下模板11上，凸模17和其模柄I是一个整体，凸模17在垂直于自身轴线方向上的截面形状为圆形，模柄I上套有上模板3，且模柄I和上模板3之间为过渡配合，上模板3通过第一螺钉19和凸模固定板2连接，凸模固定板2套在凸模17上和凸模17形成过渡配合，下模板11和上模板3通过导柱15和导套18连接在一起，凸模固定板2下连接有四个第一磁流变阻尼器4，这四个第一磁流变阻尼器4的安装位置距凸模17轴线的距离相等，而且任意两个相邻第一磁流变阻尼器4的安装位置同凸模17轴线连线所形成的夹角均为90度，第一磁流变阻尼器4下端连接压边圈6，压边圈6是回转体零件，压边圈6上装有三个第二磁流变阻尼器16，这三个第二磁流变阻尼器16的安装位置距压边圈6轴线的距离相等，而且任意两个安装后的磁流变阻尼器16同压边圈6轴线连线所形成的夹角均为120度，压边圈6和凹模10正对；凹模10是一个回转体零件，凹模10上表面边缘处通过第二螺钉14和定位板7相连，凹模10的外缘上装有三个点焊下电极13，且三个点焊下电极13的安装位置在三个第二磁流变阻尼器16的正下方，凹模10的中心位置装有第一电磁铁9，在凹模10的外缘上装有三个第二电磁铁8。
[0033]参照图2，所述的第二电磁铁8的安装位置均在以三个点焊下电极13的中心为依据所确定的圆上，并且和三个点焊下电极13形成相间分布，每个第二电磁铁8都把与之相邻的两个点焊下电极13之间的圆弧等分为两段。
[0034]参照图3，所述的第一次流变阻尼器4的上端通过螺纹和凸模固定板2连接，并且在凸模固定板2和上模版3相应位置开有第一导线孔24，用以通过和第一磁流变阻尼器4相连的第一导线20，第一磁流变阻尼器4下端套有固定卡盘21，固定卡盘21下部嵌有圆柱块22，圆柱块22通过螺纹和第一磁流变阻尼器4的下端固连，固定卡盘21套在第一磁流变阻尼器4下端的同时又通过第四螺钉23固定在压边圈6对应位置的凹台内。
[0035]所述的第一磁流变阻尼器4上还套有弹簧5，弹簧5上侧卡在凸模固定板2对应位置的凹台内，下侧顶在固定卡盘21上，并且卡在压边圈6对应位置的凹台内。
[0036]参照图4，所述的第二电磁铁8嵌套在第二固定卡盘27下部的凹槽内，第二固定卡盘27使用铝合金制造，第二固定卡盘27嵌套在凹模10外缘上的凹台内，并且其凹槽开口向下，第二固定卡盘27和凹模10上的凹台之间形成过盈配合，在凹模10和第二固定卡盘27相应的位置上通有第二导线孔25，用以通过和第二电磁铁8相连的第二导线26。
[0037]参照图5，所述的第一电磁铁9嵌套在第三固定卡盘28下部的凹槽内，第三固定卡盘28使用铝合金制造，第三固定卡盘28凹槽向下，第三固定卡盘28通过第五螺钉29固定在液压推杆30的上端，且第三固定卡盘28和凹模10中心的通孔形成间隙配合，液压推杆30下端连有液压缸31，第一电磁铁9，第三固定卡盘28，液压推杆30，液压缸31共同组成了顶料机构；液压推杆30的顶端设有第四导线孔34，下模板11的相应位置处设有第三导线孔33，这两个导线孔都是用以通过和第一电磁铁9相连的第三导线32。
[0038]参照图6，所述的点焊下电极13的上端是用导电材料制作的电极13-1，点焊下电极13下部通过螺纹固连在凹模10上的凹槽内，点焊下电极13周围填充有固态绝缘材料35，以使电极13-1和凹模10之间保持绝缘，在凹模10里，与点焊下电极13下端相连接的位置开有第五导线孔36，用以通过和点焊下电极13相连接的第四导线37。
[0039]参照图7，所述的第一磁流变阻尼器4包括第一阻尼器导套4-1，第一阻尼器导套4-1内部套有第一阻尼器导柱4-4，第一阻尼器导套4-1和第一阻尼器导柱4-4之间为间隙配合，配合面上有良好的润滑，以保证第一阻尼器导柱4-4能够相对第一阻尼器导套4-1自由滑动，第一阻尼器导柱4-4上安装有第一磁流变活塞4-2，第一磁流变活塞4-2和第一阻尼器导柱4-4之间为过盈配合，第一阻尼器导柱4-4内部还开有第六导线孔4-7，用以通过和第一磁流变活塞4-2相连的第一导线20，在第一阻尼器导柱4-4上且位于第一磁流变活塞4-2下方套有第一导套盖4-3，第一导套盖4-3通过第六螺钉4-5固连在第一阻尼器导套4-1 下端，在由第一阻尼器导套4-1、第一阻尼器导柱4-4、第一导套盖4-3所形成的封闭腔内装满了第一磁流变阻尼液4-6。
[0040]参照图8，所述的第一磁流变活塞4-2在沿其轴线的方向通有第一活塞通孔4-8，以连通活塞上下两侧的第一磁流变阻尼液4-6，在第一活塞通孔4-8和第一阻尼器导柱4-4之间装有第一电磁线圈4-9，第一电磁线圈4-9和第一导线20连接，当第一电磁线圈4-9未通电时第一活塞通孔4-8内的第一磁流变阻尼液4-6阻尼较小，可以上下流动；当第一电磁线圈4-9通电后，电磁线圈4-9周围产生磁场，使得第一活塞通孔4-8内的第一磁流变阻尼液4-6阻尼变得很大，无法再在第一活塞通孔4-8内上下自由流动。
[0041]参照图9，所述的第二磁流变阻尼器16包括第二阻尼器导套16-1，第二阻尼器导套16-1内部套有第二阻尼器导柱16-2，第二阻尼器导套16-1和第二阻尼器导柱16-2之间为间隙配合，配合面上有良好的润滑，以保证第二阻尼器导柱16-2能够相对第二阻尼器导套16-1自由滑动，第二阻尼器导柱16-2上安装有第二磁流变活塞16-9，第二磁流变活塞16-9和第二阻尼器导柱16-2之间为过盈配合，在第二阻尼器导柱16-2上且位于第二磁流变活塞16-9下方套有第二导套盖16-4，第二导套盖16-4同时又通过第七螺钉16_8固连在第二阻尼器导套16-1下端，在由第二阻尼器导套16-1、第二阻尼器导柱16-2、第二导套盖16-4所形成的封闭腔内装满了第二磁流变阻尼液16-3，第二阻尼器导柱16-2下端通过螺纹和点焊上电极16-6相连，点焊上电极16-6上套有绝缘套16-7，绝缘外侧套有圆形弹簧卡盘16-5，弹簧卡盘16-5上装夹着第二弹簧16-10的下端，第二弹簧16-10的另一端顶在了压边圈6相应位置的凹台上。
[0042]所述的第二阻尼器导柱16-2内部沿轴线开有第七导线孔16-11，用以通过连接点焊上电极16-6的第五导线16-12和连接第二磁流变活塞16-9的第六导线16-13。
[0043]参照图10，所述的第二磁流变活塞16-9在沿其轴线的方向通有第二活塞通孔16-14，以连通活塞上下两侧的第二磁流变阻尼液16-3，在第二活塞通孔16-14和第二阻尼器导柱16-2之间装有第二电磁线圈16-15，第二电磁线圈16-15和第六导线16-13相连，当第二电磁线圈16-15未通电时第二活塞通孔16-14内的磁流变阻尼液16-3阻尼较小，可以上下流动；当第二电磁线圈16-15通电后，第二电磁线圈16-15周围产生磁场，使得第二活塞通孔16-14内的磁流变阻尼液16-3阻尼变得很大，无法再在第二活塞通孔16-14内上下自由流动。
[0044]参照图11，所述的点焊下电极13包括电极13-1，电极13_1安装在电极座13_2上，电极座13-2用绝缘材料制造而成，电极13-1和电极座13-2之间形成过盈配合，电极座13-2中心沿轴向开有第八导线孔13-3，用以通过和电极13-1相连的第四导线37。
[0045]本发明的工作原理为:
[0046]参照图12，工作步骤分为冲压加工和焊接加工。开始时第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16、第一电磁铁9、第二电磁铁8、点焊上电极16-6、电极13-1均未通电，第二磁流变阻尼器16上的点焊上电极16-6伸出压边圈6 —小段距离。
[0047]冲压加工过程:
[0048]参照图12-1，将第一待加工板材38放置在凹模10上的定位板7内，之后开始对其进行冲压加工；
[0049]参照图12-2，凸模17、凸模固定板2、第一磁流变阻尼器4和压边圈6同时随上模板3向下运动，第二磁流变阻尼器16未通电，其内部磁流变阻尼液16-3的阻尼较小，当点焊上电极16-6和第一待加工板材38表面接触后，其所受到的压力传递给了第二弹簧16-10，因此第二弹簧16-10发生弹性变形，点焊上电极16-6向上缩回到压边圈6内，随后压边圈6与第一待加工板材38接触；
[0050]参照图12-3，因为第一磁流变阻尼器4未通电，其内部的第一磁流变阻尼液4-6的阻尼较小，当凸模固定板2继续向下移动时，压边圈6所受到的压力便传递给了第一弹簧5，第一弹簧5发生弹性形变，第一磁流变阻尼器4被纵向压缩，第一待加工板材38在凸模17的挤压作用下产生塑形变形，直至达到加工要求；随后第一电磁铁9、第二电磁铁8同时通电，对第一待加工板材38产生较大的吸力，与此同时，凸模17开始向上移动，第一电磁铁9、第二电磁铁8对板材产生的吸力能够将第一待加工板料38牢牢的固定在凹模10上，当凸模17升到最顶端时，第一弹簧5、第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16均回复到了原来的状态，至此，冲压加工过程完成。
[0051]焊接加工过程:
[0052]参照图12-4，紧接着上述冲压加工工序，在第一待加工板材38上放置第二待加工板材39，之后第一磁流变阻尼器4和第二磁流变阻尼器16同时接通电源，第一磁流变阻尼液4-6和第二磁流变阻尼液16-3的阻尼变得很大，与此同时，凸模17、凸模固定板2、第一磁流变阻尼器4和压边圈6随上模板3开始向下移动；
[0053]参照图12-5，当装在第二磁流变阻尼器16上的点焊上电极16_6和第二待加工板材39接触后，点焊上电极16-6受到的压力不再传递给第二弹簧16-10，而是传递到阻尼很大的第二磁流变阻尼液16-3上，阻尼很大的第二磁流变阻尼液16-3上无法流动且不可压缩，因此第二阻尼导柱16-2无法相对于第二阻尼导套16-1上下滑动，点焊上电极16-6也不再缩回压边圈6内，同理，第一磁流变阻尼器4内的第一磁流变阻尼液4-6无法流动且不可压缩，第一阻尼导柱4-4无法相对于第一阻尼导套4-1上下滑动，所以点焊上电极16-6和第二待加工板材39的接触处便产生了较大的压力；
[0054]参照图12-6，当点焊上电极16-6受到的压力达到要求大小时，第一电磁铁9和第二电磁铁8断电，点焊上电极16-6和点焊下电极13同时接通电源并在短时间内通过大量电流，之后自动断电，由此完成点焊过程，此后第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16断电；
[0055]参照图12-7，在第一磁流变阻尼器4、第二磁流变阻尼器16断电的同时，上模板3带动凸模固定板2开始向上移动；
[0056]参照图12-8，点焊加工完成后，液压推杆30在液压的作用下从液压缸31内伸出，并将经冲压、焊接加工后的板材零件顶出，至此，整个冲/焊一体化加工过程结束。
[0057]经过冲/焊一体化制造的板材零件内部存在残余应力，所以由此加工方法得到的零件还需进行时效去应力或振动去应力处理，以此来减小残余应力。
[0058]因此零件会发生微小变形，该变形在进行制造前应该通过有限元模拟获得，由有限元模拟的结果来指导冲/焊一体化制造工艺中板材及加工中参数的选择，以使制造的零件满足制造精度要求。
【主权项】
1.一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模(10)和凸模(17)，凹模(10)固定在下模板(11)上，凸模(17)通过凸模固定板(2)连接在上模板(3)上，下模板(11)和上模板⑶通过导柱(15)和导套(18)连接在一起，其特征在于:凸模固定板(2)下表面连接有两个以上的第一磁流变阻尼器(4)，第一磁流变阻尼器(4)下端连接压边圈(6)，压边圈(6)下部装有两个以上的第二磁流变阻尼器(16)，第二磁流变阻尼器(16)下端和点焊上电极(16-6)相连，压边圈(6)和凹模(10)正对；凹模(10)的外缘上装有两个以上的点焊下电极(13)，点焊下电极(13)的数量、位置和第二磁流变阻尼器(16)相对应，凹模(10)的中心位置装有第一电磁铁(9)，在凹模(10)的外缘上装有两个以上的第二电磁铁(8)，第二电磁铁(8)的安装位置均在以点焊下电极(13)的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极(13)形成相间分布。2.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的凸模固定板(2)、上模版(3)在与第一磁流变阻尼器(4)相对应的位置处开有第一导线孔(24)。3.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的第二电磁铁(8)嵌套在第二固定卡盘(27)下部的凹槽内，第二固定卡盘(27)嵌套在凹模(10)外缘内，在凹模(10)和第二固定卡盘(27)相应的位置上通有第二导线孔(25)。4.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的第一电磁铁(9)嵌套在第三固定卡盘(28)下部的凹槽内，第三固定卡盘(28)固定在液压推杆(30)的上端，液压推杆(30)下端连有液压缸(31)，在液压推杆(30)的顶端设有第四导线孔(34)，下模板(11)的相应位置处设有第三导线孔(33)。5.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的凹模(10)与点焊下电极(13)下端相连接的位置开有第五导线孔(36)。6.根据权利要求1所述的一种板材零件冲/焊一体化制造装置，其特征在于:所述的点焊下电极(13)的电极座(13-2)中心沿轴向开有第八导线孔(13-3)。
【专利摘要】一种板材零件冲/焊一体化制造装置，包括凹模和凸模，凹模固定在下模板上，凸模连接在上模板上，下模板和上模板通过导柱和导套连接在一起，凸模固定板下表面连接有多个第一磁流变阻尼器，第一磁流变阻尼器下端连接压边圈，压边圈下部装有多个第二磁流变阻尼器，第二磁流变阻尼器下端和点焊上电极相连；凹模的外缘上装有多个的点焊下电极，凹模的中心位置装有第一电磁铁，在凹模的外缘上装有两个以上的第二电磁铁，第二电磁铁的安装位置均在以点焊下电极的中心为依据所确定的圆上，并且和点焊下电极形成相间分布，本发明集冲/焊一体化，经此装置加工的板材零件回弹小，消耗能源少，加工效率高。
【IPC分类】B21D37/10, B21D43/00, B23P23/00, B23K11/11
【公开号】CN104889736
【申请号】CN201510320597
【发明人】张琦, 姚坤, 孟德安, 古玺
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月9日
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