一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具的制作方法

本发明涉及金属塑性加工与模具技术，更具体地说，涉及一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具。

背景技术：

1、冲压成形是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工成形方法。冲压成形的基本成形工序主要包括拉延、切边、翻边和整形，拉延序制得零件绝大部分产品面区的轮廓形状；修边序切除为保证零件拉深成形而在冲压零件周围和内部添加的工艺补充部分和压料凸缘的多余料；翻边序将半成品工件的一部分材料相对于另一部分材料发生翻转，制得零件侧壁局部轮廓形状；整形序修复零件的局部变形，保证最终产品尺寸精度，典型工序实施如图1所示。

2、汽车板领域常用的5系和6系铝板材料在加热条件下，强度会显著降低，形变硬化效应减弱，塑性成形性能增加，相同塑性应变条件下的弹性变形量减小，如图2和图3所示。

3、此外，铝板材料加热后，各个原子都处于不稳定的状态，有自发向稳定状态转变的趋势，可以做短距离的扩散，使晶体结构发生某些变化，如晶格空位和位错等缺陷的减少，但显微组织没有明显的改变。同时，板材的强度略有下降，塑性略有升高，内应力显著降低。

4、翻边回弹的产生主要有两方面的原因：一是由于翻边弯曲区域的弹性回复产生的翻边侧面回弹，如图4所示；二是由于翻边内应力释放导致的零件型面弹性变形，如图5所示。为此，如何减小材料弯曲变形后的弹性回复量以及有效释放材料的内应力是抑制翻边回弹的关键。

5、回弹是板料冲压成形中普遍存在的，会严重影响冲压件的形状尺寸精度和表面质量。特别是在汽车覆盖件外板的生产中，板料厚度方向截面的内外层应力分布严重不均，使得回弹现象尤为突出。同时，铝合金板较低的弹性模量以及汽车覆盖件外板极高的曲面要求也对冲压模具设计和调试带来了极大的挑战。为此，铝质汽车覆盖件外板的回弹控制与补偿已成为各主机厂和模具制造商迫切需要解决的问题。

6、目前，常见的回弹控制方法可以归结为两类：一是通过优化压边力、拉延分布、工艺补充面形状等冲压工艺参数使板料产生充分变形，抑制回弹量；二是利用在试模期间已掌握的冲压回弹规律，通过对模面的修正来对外覆盖件的冲压回弹进行补偿。其中，回弹补偿法在实际生产中应用最为广泛。但对于部分需要多工序冲压加工的零件，由于翻边等后道成形工序同样会引入新的回弹量，导致整体的模具型面回弹补偿过程变得更加复杂，延长了模具制造周期。同时，较大的回弹补偿量会严重影响冲压零件的型面质量，特别是对于一些装配精度或外观要求高的零件，回弹补偿方法无法满足要求。为此，如何有效抑制翻边后零件的回弹量，成为了汽车铝板零件冲压成形的关键。

7、在现有的专利申请中，如中国专利申请号为200810035574.7的发明专利提出了一种车顶顶部型面回弹控制方法。该发明专利中，满车顶和带天窗车顶共用具有同一补偿型面的一套模具，仅在最后工序更换共用模具的部分模芯和卸料板，以实现两种状态车顶形状的回弹补偿。该模具旨在通过一套经过型面修正的模具来保证满车顶和带天窗车顶这两种零件尺寸的精度。

8、如中国专利申请号为201610843392.7的发明专利提供了一种铝制车门外板冲压成形模具及回弹控制方法。该发明专利通过在翻边工序引入拉形，对车门产品区材料进行二次拉伸，从而有效地控制产品区的回弹。但该方法对于较厚的高强铝板适用性较差，易产生翻边开裂以及回弹控制不佳等问题。

9、如中国专利申请号为202010557800.9的发明专利提供了一种高强度钢板翻边工序的回弹控制方法。该发明专利通过在翻边凹模增加倒角区域，起到了逐步倒入板料的作用，降低了翻边后的回弹量值，改善了侧壁翘曲问题。

10、如中国专利申请号为201610414180.7的发明专利提供了一种利用回弹补偿的冲压件回弹控制方法。本发明通过调整模具网格的节点补偿模具网格，不改变模具网格的网格拓扑结构，从而保证了回弹迭代补偿计算中模具网格的精度，提高了迭代计算精度。

11、如中国专利申请号为201410190077.x的发明专利提供了一种高强钢成形回弹控制方法。通过对高强钢成形模具的凸模结构进行改进，使弯曲成形区域的材料充分变形，将制件弯曲内圆角增大，使圆角处板料产生局部压缩状态，达到塑性变形的目的以消除或减少弯曲回弹。

12、综上所述，现有专利技术主要通过对模具型面进行回弹补偿或更改模具结构的方式来控制零件的回弹，而通过引入温度参数来改善或抑制翻边回弹量的方法未见报道。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，能在翻边成形后较好地降低翻边区域的残余应力，有效地抑制汽车铝板冲压件的冲压回弹量，从而便于后期进行模具型面的回弹补偿，缩短模具制造周期。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，设于翻边凸模、下模的一侧，所述下模设于下模座上，包括翻边模组、托料模组以及用以控制所述翻边模组、所述托料模组温度的温度控制设备；

4、所述托料模组通过弹性元件与所述下模座相连；

5、所述托料模组位于所述翻边模组的下方对应位置；

6、所述翻边模组、所述托料模组上均设有加热机构、测温机构和冷却机构；

7、所述翻边模组与所述翻边凸模之间、所述托料模组与所述下模之间留有间隙。

8、较佳的，所述翻边模组包括翻边镶块冷却模块以及连于其下表面的翻边镶块。

9、较佳的，所述托料模组包括托料芯冷却模块以及连于其上表面的托料芯；

10、所述托料芯与所述翻边镶块的位置相对应。

11、较佳的，所述加热机构包括均布于所述翻边镶块、所述托料芯上横向的加热孔；

12、所述加热孔内配置电加热管；

13、所述电加热管与所述温度控制设备相连。

14、较佳的，所述测温机构包括设于所述翻边镶块、所述托料芯上且位于所述加热孔附近的测温孔；

15、所述测温孔内配置热电偶温度传感器；

16、所述热电偶温度传感器与所述温度控制设备相连。

17、较佳的，所述冷却机构包括设于所述翻边镶块冷却模块、所述翻边镶块上的冷却管道。

18、较佳的，所述弹性元件包括多个与所述托料芯冷却模块相连的氮气缸。

19、较佳的，所述托料芯与所述翻边镶块之间对应面的表面粗糙度≤0.8μm。

20、较佳的，所述翻边模组、所述托料模组与所述翻边凸模之间留有1.1t的间隙，其中，t为板材的厚度。

21、本发明所提供的一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，具有以下几点

22、有益效果：

23、1)本发明基于铝板加热条件下的力学性能特点，能够有效降低板材翻边区域的残余应力，从而抑制汽车铝板冲压件成形后的回弹；

24、2)本发明尽管采用了翻边托料芯，但由于加热后板材变形抗力降低，成形过程能够满足无开裂的质量要求；

25、3)本发明通过提高加热温度和延长保温时间，该成形方法可用于较厚的高强铝板；

26、4)本发明可以对不同翻边区域的加工温度进行调节，操作灵活，适用性强；

27、5)本发明特别适用于外形上具有圆弧形法兰结构的零件。

技术特征：

1.一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，设于翻边凸模、下模的一侧，所述下模设于下模座上，其特征在于：包括翻边模组、托料模组以及用以控制所述翻边模组、所述托料模组温度的温度控制设备；

2.根据权利要求1所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述翻边模组包括翻边镶块冷却模块以及连于其下表面的翻边镶块。

3.根据权利要求2所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述托料模组包括托料芯冷却模块以及连于其上表面的托料芯；

4.根据权利要求3所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述加热机构包括均布于所述翻边镶块、所述托料芯上横向的加热孔；

5.根据权利要求4所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述测温机构包括设于所述翻边镶块、所述托料芯上且位于所述加热孔附近的测温孔；

6.根据权利要求3所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述冷却机构包括设于所述翻边镶块冷却模块、所述翻边镶块上的冷却管道。

7.根据权利要求3所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述弹性元件包括多个与所述托料芯冷却模块相连的氮气缸。

8.根据权利要求3所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述托料芯与所述翻边镶块之间对应面的表面粗糙度≤0.8μm。

9.根据权利要求1所述的抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，其特征在于：所述翻边模组、所述托料模组与所述翻边凸模之间留有1.1t的间隙，其中，t为板材的厚度。

技术总结
本发明公开了一种抑制回弹的汽车铝板冲压件翻边成形模具，设于翻边凸模的一侧，包括翻边模组、托料模组以及用以控制所述翻边模组、所述托料模组温度的温度控制设备；所述托料模组通过弹性元件与下模座相连；所述托料模组位于所述翻边模组的下方对应位置；所述翻边模组、所述托料模组上均设有加热机构、测温机构和冷却机构；所述翻边模组、所述托料模组与所述翻边凸模之间留有间隙。本发明能在翻边成形后较好地降低翻边区域的残余应力，有效地抑制汽车铝板冲压件的冲压回弹量，从而便于后期进行模具型面的回弹补偿，缩短模具制造周期。

技术研发人员：胡晓,杨兵,曹零勇,张文,刘俊涛
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23