一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法和矫正模具技术

一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，以成形到底卸载时刻部件

【技术实现步骤摘要】
一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法和矫正模具


[0001]本专利技术属于金属板材冷冲压成形领域，具体涉及一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法和矫正模具
。

技术介绍

[0002]金属板材成形过程中，由于弹性变形的存在，当卸载或从模具中取出部件时，会存在一定的弹性恢复即冲压反弹，是决定冲压件成形精度最为主要的影响因素
。
部件的反弹与所用材料的强度
、
弹性模量
、
部件的结构设计等密切相关
。
近年来，随着汽车工业对汽车安全性能以及节能环保要求的提高，高强钢乃至超高强度钢板由于其具有减轻重量和提高安全性能的双重优势，越来越受到汽车企业的青睐，应用日益广泛
。
但是，由于超高强钢其强度明显提高，冲压成形后的部件反弹问题也日益突出，反弹控制问题迫在眉睫
。
[0003]车身结构件尤其高强部件多是梁类零件，采用传统冲压形式反弹问题特别是侧壁卷曲反弹较为普遍，反弹控制的方向包括调整冲压工艺参数
、
多轮次的模面补偿
、
部件结构优化设计或模具结构优化设计等，采用上述措施很难彻底控制反弹或者反弹控制的成本比较大
。
而有一些方案则是不具备通用的适用性
。
[0004]申请号为：
CN200910067556.1
的专利技术申请，公开了“一种超高强度钢冲压件回弹控制方法”，所述方法中模具结构主要包括凸模
,
凹模
,
顶板等组成
,
将模具凸模底面和顶板上表面做成双圆弧表面
,
成形时
,
凸模向下运动
,
板料被顶板压紧在凸模圆弧底面上
,
使板料沿凸模圆弧发生弹性变形
,
卸载时
,
被弯曲的双圆弧面产生的反向回弹变形
,
可以补偿冲压件两侧壁的回弹变形
,
通过对圆弧弧度的控制减小甚至消除回弹
。
本方法适用于梁类件
、
顶面无复杂特征时，然而实际操作比较复杂，双弧面的程度需要反复摸索，而且在调增的时候需要同时调整凸
、
凹模，匹配性不好
。
[0005]申请号为：
CN201410134106.0
的专利技术申请，公开了“一种冲压件侧壁卷曲回弹控制冲压装置”，由上而下包括上模座
、
凹模
、
与气顶杆驱动连接的压边圈
、
与凹模匹配的凸模
、
下模座，上模座与凹模固定连接且同步移动，凸模与下模座固定连接，凸模由上而下包括第一冲压部和第二冲压部，所述第一冲压部和第二冲压部之间通过过渡曲线部圆滑过渡，所述第一冲压部的侧壁外轮廓与凹模侧壁的间隙为待冲压板厚的
1.2
‑
1.6
倍，所述第二冲压部的侧壁外轮廓与凹模2侧壁的间隙为待冲压板厚的
0.8
‑
0.9
倍，所述的过渡曲线部在冲压方向上投影长度为待冲压板厚的2‑3倍
。
其通过在冲压过程中对模具结构进行设计以改变模具间隙，使得板料在模具成形不同深度有不同的间隙，达到减小材料内外层应力差的目的，有效的控制部件的侧壁卷曲反弹，提高部件的成形精度及质量
。
但在冲压厚度较大或者屈服强度较高的冲压件时，使得第二冲压部
、
凹模以及冲压件之间的摩擦力显著增大，很容易对凸模上的第二冲压部以及凹模造成磨损，使得冲压件受到损伤，该种装置长时间使用会导致装置对于冲压件侧壁卷曲反弹的控制效果大大降低
。
[0006]申请号为
CN201110380742.8
的专利技术申请，公开了“一种梁类模具的回弹修正加工方法和系统”，方法包括：根据预设梁类工件的形面参数确定模具形面参数，根据模具形面
参数通过模具加工设备制作第一梁类模具；通过第一梁类模具制作第一试验工件；通过回弹分析设备获取第一试验工件的形面参数，将第一试验工件的形面参数与预设梁类工件的形面参数进行比较，得到工件回弹量；根据工件回弹量对第一梁类模具的模具形面参数进行回弹补偿，得到补偿后的模具形面参数；根据补偿后的模具形面参数，制作第二梁类模具；直至试验工件与预设梁类工件的形面参数满足工件合格要求时，确定最终模具形面参数；根据最终模具形面参数制作最终梁类模具
。
该方法是对模具型面进行补偿，属于事后调整，调试成本和周期较长
。
[0007]申请号为：
CN201380045002.6
的专利技术申请，公开了“一种冲压成形品的回弹抑制对策方法以及分析装置”，所涉及的冲压成形品的回弹抑制对策方法具备如下工序：分析模型生成工序，在该工序中，使用平面要素以及
/
或立体要素生成上述部件的分析模型；应力状态设定工序，在该工序中，设定使上述生成了的分析模型的各要素产生回弹的应力状态；刚性贡献部位检测工序，在该工序中，对在上述应力状态设定工序中设定好应力状态的分析模型进行形状优化分析，并检测贡献刚性较的部位；以及刚性提高工序，在该工序中，根据在上述刚性贡献部位检测工序中检测出的部位采取用于部件的刚性提高的单元
。
其提高刚性的措施涉及零件的修改，需要与车身设计方博弈，有一定的推广难度
。
[0008]申请号为：
CN201110287803.6
的专利技术申请，公开了“一种加工高张力板零件的成型模具”，其中的成型模具，包括上模座
、
压料芯
、
上模固定板
、
下模座
、
凸模
、
压料板和上模刀块，上模固定板设置在上模座和上模刀块之间，在压料芯上模座之间设置有至少一个第一氮气弹簧，在压料板和下模座之间设置有至少两个第二氮气弹簧，在所述压料板和所述上模刀块上制作了锁死单元，成型时锁死在所述压料芯与所述锁死单元之间的板料将得到充分的拉伸塑性变形，克服了成型后的大回弹量
。
但是该模具结构只在到底前才有压料板压料，因此要求零件不得存在法兰面压缩情况，另外该方案要求压料板具有延时回程功能，设置相对复杂
。

技术实现思路

[0009]为解决以上问题，本专利技术提供了一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法和矫正模具，其技术方案具体如下：
[0010]一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：
[0011]以成形到底卸载时刻板料
(1)
处于屈服阶段为约束条件，
[0012]基于材料受力变形时组织间力的相互传导，通过对模具结构优化形成的施力方式实现控制该时刻部件侧壁最外层与最内层的应力同号，据此以实现侧壁区域
(2)
厚向应力差减小的方式完成侧壁卷曲反弹的矫正
。
[0013]根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：以成形到底卸载时刻板料
(1)
处于屈服阶段为约束条件，基于材料受力变形时组织间力的相互传导，通过对模具结构优化形成的施力方式实现控制该时刻部件侧壁最外层与最内层的应力同号，据此以实现侧壁区域
(2)
厚向应力差减小的方式完成侧壁卷曲反弹的矫正
。2.
根据权利要求1所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述的对模具结构优化，通过于凸模上的法兰部位
(3)
对称设置的一对凸起
(4)
，并于凹模上对应的位置设置凹槽实现
。3.
根据权利要求2所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述凸起的顶角均倒圆角，相应地凹槽顶部倒圆角
。4.
根据权利要求3所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述凸起的设置位置根据下式确定：
Δ
L≥(1/2W)+t+R+a
，式中，
Δ
L
：凸起中心线位置与部件边界线位置的距离，单位：
mm
；
W
：凸起的宽度，单位：
mm
；
t
：板料原始厚度，单位：
mm
；
R
：圆角；
a
：调节参数，范围在5‑
7mm
之间
。5.
根据权利要求3所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：凸起顶角的圆角与相应的凹槽顶部圆角半径相同，且以大于等于3倍的板料厚度为限进行设置
。6.
根据权利要求1所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述的“通过对模具结构优化形成的施力方式
、
实现控制该时刻部件侧壁最外层与最内层的应力同号”，具体根据如下步骤实现：
S1
：基于数值求解法对经未优化结构的模具加载成形到底卸载时刻
、
部件侧壁最外层与最内层各自所受的应力进行计算，并根据计算确定相应的应变值，作为初始应变值；
S2
：基于应力
‑
应变曲线，以部件成形到底卸载时刻侧壁最外层与最内层的应力同号为目标，通过迭代计算确定出部件相应时刻经由结构优化设置的模具加载所产生的最外层应力值
、
最内层应力值及相应的应变值，将此应变值作为最终应变值；并将最终应变值与初始应变值的差值作为与目标对应的应变增量值；
S3
：根据应变增量值完成模具结构优化的最终设定
。7.
根据权利要求2所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述的“通过对模具结构优化形成的施力方式
、
实现控制该时刻部件侧壁最外层与最内层的应力同号”，具体根据如下步骤实现：
S1
：基于数值求解法对经未优化结构的模具加载成形到底卸载时刻
、
部件侧壁最外层与最内层各自所受的应力进行计算，并根据计算确定相应的应变值，作为初始应变值；
S2
：基于应力
‑
应变曲线，以部件成形到底卸载时刻侧壁最外层与最内层的应力同号为目标，通过迭代计算确定出部件相应时刻经由结构优化设置的模具加载所产生的最外层应
力值
、
最内层应力值及相应的应变值，将此应变值作为最终应变值；并将最终应变值与初始应变值的差值作为与目标对应的应变增量值；
S3
：根据应变增量值完成模具结构优化的最终设定
。8.
根据权利要求6或7所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：所述的数值求解法为有限元法，所述的迭代计算基于有限元法进行
。9.
根据权利要求6或7所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：步骤
S2
具体为：以步骤
S1
中计算出的初始应变值为初始值，通过不断增加应变值的方式进行逼近目标的计算，直至目标收敛，并根据此时的应变增量确定出相应的应变值及各自的应力值
。10.
根据权利要求7所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：步骤
S3
根据下式完成设定：
H
＝
Δε
×
L
，
1/2≤W/H≤1
，上式中，
H
：凸起的高度，单位：
mm
；
Δε
：与目标对应的应变增量；
L
：板料截面线长，单位：
mm
；
W
：凸起的宽度，单位：
mm。11.
根据权利要求6或7所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：侧壁的应力均以侧壁区域的应力均值表征
。12.
根据权利要求6或7所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：将侧壁区域沿部件长度方向进行区域的划分，步骤
S1
‑
S3
基于各个区域进行；所述区域的划分依据厚向应力差的分布确定
。13.
根据权利要求
12
所述的一种梁类部件侧壁卷曲反弹矫正方法，其特征在于：根据厚向应力差的分布确定区域的划分，具体为：
SS1
：计算每个位置的最外层应力值及最内层应力值，据此确定每个位置的厚向应力差；
SS2
：从侧壁区域任意一端的起始位置开始，将该位置之后的每个位置的厚向应力差与该起始位置的厚向应力差进行比较，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛超，张建，韩非，崔振祥，袁志鹏，陈东辉，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：