一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬薄板充液拉深成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輕量化是汽車實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低排放，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)保壓力的重要措施。采用雙相鋼等先進(jìn)高強(qiáng)鋼板材零件是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑之一。由于雙相鋼板材屈強(qiáng)比低，屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度差值大，必須具有充分的變形量，才能通過(guò)加工硬化使零件成形后獲得足夠的強(qiáng)度。但是，剛性模具拉深和普通充液拉深中零件存在變形不充分且不均勻的問(wèn)題，影響了雙相鋼板材零件整體承載能力。
[0003]充液拉深是利用流體作為傳力介質(zhì)代替剛性凹模使金屬板材成為所需形狀曲面零件的成形工藝。相對(duì)于傳統(tǒng)拉深成形，充液拉深成形零件具有成形極限高、回彈小、尺寸精度高和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此充液拉深適合結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件及雙相鋼等高強(qiáng)度難變形材料的成形。進(jìn)入21世紀(jì)之后，汽車輕量化的迫切需求使高強(qiáng)鋼板材的使用范圍逐漸擴(kuò)大，充液拉深成形技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，預(yù)計(jì)約10 %的汽車零件將采用此技術(shù)生產(chǎn)。早在30年前，Amino北美公司就實(shí)現(xiàn)了充液拉深工業(yè)化應(yīng)用，但是直到最近10年，為了降低模具成本、減小回彈和提高裝配精度，此技術(shù)才在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增加。到目前為止，充液拉深在汽車上主要應(yīng)用于汽車翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車頂外板、車門內(nèi)外板等零件的成形。
[0004]為解決零件變形不充分、變形分布不均的問(wèn)題，20世紀(jì)80年代在充液拉深基礎(chǔ)上，提出了反脹充液拉深工藝，該方法是指在充液室流體介質(zhì)的初始?jí)毫ψ饔孟?，板材發(fā)生脹形，并通過(guò)模具的約束得到預(yù)定形狀，之后在一定液室壓力下板材隨凸模運(yùn)動(dòng)進(jìn)行充液拉深成形的一種技術(shù)。但是反脹充液拉深由于預(yù)脹變形和充液拉深成形方向相反，較大的預(yù)脹量易導(dǎo)致凹?？诟浇牧险郫B，導(dǎo)致零件成形失敗，從而限制了對(duì)零件變形量和性能

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決零件變形不充分、變形分布不均的問(wèn)題，同時(shí)突破反脹充液拉深中變形調(diào)節(jié)量受折疊缺陷的限制，本發(fā)明提供了一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法。該方法適用于不同形狀的鈑金零件制造，對(duì)板材的厚度和強(qiáng)度沒(méi)有限制。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法，其使用的充液拉深成形裝置包括凸模、壓邊圈和具有內(nèi)腔的充液室，所述凸模和所述壓邊圈之間設(shè)有密封圈，所述鈑金件充液拉深成形方法包括步驟:
[0007](I).放置板材，將板材水平放置于充液室的上表面；
[0008]⑵.施加壓邊力，控制壓邊圈下行至與板材相接觸，并對(duì)壓邊圈施加壓邊力^控制凸模下行至與板材相接觸，壓邊圈、凸模和板材組成型腔；
[0009](3).正脹成形，向壓邊圈、凸模和板材組成的型腔內(nèi)注入液體，直到液體的壓力達(dá)到預(yù)定壓力pb;
[0010](4).設(shè)定充液室壓力，保持對(duì)壓邊圈施加壓邊力Ftj，將壓邊圈、凸模和板材組成的型腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，并向充液室的內(nèi)腔內(nèi)注入液體，直到液體的壓力達(dá)到液室壓力Po；
[0011 ] (5).充液拉深成形，控制凸模在充液室的內(nèi)腔內(nèi)下移，直到板材壓入充液室的內(nèi)腔內(nèi)的高度達(dá)到零件高度；
[0012](6).取件，將充液室的內(nèi)腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，控制凸模和壓邊圈上移，取出成形零件。
[0013]其中，所述預(yù)定壓力P1ZliE 60Mpa以下。優(yōu)選地，所述預(yù)定壓力P b在40Mpa和55Mpa之間。
[0014]其中，所述液室壓力P。在10Mpa以下。優(yōu)選地，所述液室壓力P。在80Mpa和10Mpa之間。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本發(fā)明通過(guò)改變板材預(yù)脹方向，實(shí)現(xiàn)零件均勻化變形的充液拉深成形，該方法突破了反脹充液拉深中預(yù)脹量的限制。采用本發(fā)明可極大提高零件的變形均勻性，且預(yù)脹量越大，零件變形越均勻。
[0017]2、采用本發(fā)明的方法可對(duì)現(xiàn)有充液拉深模具進(jìn)行改造，由于本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械加工量小，因此改造成本小、實(shí)現(xiàn)方便。本發(fā)明的方法對(duì)材料種類、板材厚度、板材強(qiáng)度以及零件強(qiáng)度均無(wú)限制。
[0018]3、采用本發(fā)明的方法獲得的零件，變形均勻，可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)材料性能的最大化利用。
【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方式更好地理解，其中:
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法的放置板材的示意圖；
[0021]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法的正脹成形的不意圖；以及
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法的充液拉深成形的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其它實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。
[0024]在以下的具體描述中，方向性的術(shù)語(yǔ)，例如“左”、“右”、“頂部”、“底部”、“前”、“后”、
“向前”、“向后”等，參考附圖中描述的方向使用。本發(fā)明的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語(yǔ)是用于示例的目的而非限制性的。
[0025]如圖1-3中所示，均勻化變形的充液拉深成形裝置包括凸模1、壓邊圈2、充液室3和密封圈4，壓邊圈2的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有凹槽以便于密封圈4的安裝，充液室3上端開(kāi)口形成內(nèi)腔，作為成形中的凹模。利用所述裝置對(duì)板材零件進(jìn)行充液拉深成形的方法包括以下步驟:
[0026](I).放置板材，首先在充液室3的上表面水平放置板材5。
[0027](2).施加壓邊力，控制壓邊圈2下行至與板材5接觸時(shí)停止，并對(duì)壓邊圈2施加壓邊力Ftj，然后控制凸模I下行至與板材5相接觸。
[0028](3).正脹成形；向壓邊圈2、凸模I和板材5組成的型腔內(nèi)注入液體，使得液體的壓力達(dá)到預(yù)定壓力Pb;此時(shí)，板材5將在液體的壓力作用下發(fā)生與拉深方向(圖1中箭頭所示)一致的預(yù)脹變形。
[0029]預(yù)定壓力Pb根據(jù)待加工零件的具體尺寸和工藝要求來(lái)確定，例如在60Mpa以下。優(yōu)選地，預(yù)定壓力Pb在40Mpa和55Mpa之間。
[0030](4).設(shè)定充液室壓力，保持對(duì)壓邊圈2施加壓邊力Fq，將壓邊圈2、凸模I和板材5組成的型腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，并向充液室3的內(nèi)腔內(nèi)注入液體，達(dá)到液室壓力P。。
[0031]液室壓力P。根據(jù)待加工零件的具體尺寸(例如，高度h等)和工藝要求來(lái)確定，例如在10Mpa以下。優(yōu)選地，液室壓力P。在80Mpa和10Mpa之間。
[0032](5).充液拉深成形，控制凸模I在充液室3的內(nèi)腔內(nèi)下移，直到板材5壓入充液室3的內(nèi)腔內(nèi)的高度達(dá)到零件高度，加工過(guò)程結(jié)束。
[0033](6).取件:將充液室的內(nèi)腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，然后控制凸模I和壓邊圈2上移，取出成形零件即可。
[0034]在上面的實(shí)施例中，注入液體的方式在本領(lǐng)域中是已知的，例如可以通過(guò)在充液室3上設(shè)置充液通道等，故這里不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036]1、本發(fā)明通過(guò)改變板材預(yù)脹方向，實(shí)現(xiàn)零件均勻化變形的充液拉深成形，該方法突破了反脹充液拉深中預(yù)脹量的限制。采用本發(fā)明可極大提高零件的變形均勻性，且預(yù)脹量越大，零件變形越均勻。
[0037]2、采用本發(fā)明的方法可對(duì)現(xiàn)有充液拉深模具進(jìn)行改造，由于本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械加工量小，因此改造成本小、實(shí)現(xiàn)方便。本發(fā)明的方法對(duì)材料種類、板材厚度、板材強(qiáng)度以及零件強(qiáng)度均無(wú)限制。
[0038]3、采用本發(fā)明的方法獲得的零件，變形均勻，可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)材料性能的最大化利用。
[0039]以上已揭示本發(fā)明的具體實(shí)施例的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)上述公開(kāi)的各種特征和未在此明確示出的特征的組合作各種變化和改進(jìn)，但都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。上述實(shí)施例的描述是示例性的而不是限制性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求所確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法，其使用的充液拉深成形裝置包括凸模、壓邊圈和具有內(nèi)腔的充液室，所述凸模和所述壓邊圈之間設(shè)有密封圈，其特征在于，所述鈑金件充液拉深成形方法包括步驟: (I).放置板材，將板材水平放置于充液室的上表面； ⑵.施加壓邊力，控制壓邊圈下行至與板材相接觸，并對(duì)壓邊圈施加壓邊力Ftj;控制凸模下行至與板材相接觸，壓邊圈、凸模和板材組成型腔； (3).正脹成形，向壓邊圈、凸模和板材組成的型腔內(nèi)注入液體，直到液體的壓力達(dá)到預(yù)定壓力Pb; (4).設(shè)定充液室壓力，保持對(duì)壓邊圈施加壓邊力Ftj，將壓邊圈、凸模和板材組成的型腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，并向充液室的內(nèi)腔內(nèi)注入液體，直到液體的壓力達(dá)到液室壓力P。； (5).充液拉深成形，控制凸模在充液室的內(nèi)腔內(nèi)下移，直到板材壓入充液室的內(nèi)腔內(nèi)的高度達(dá)到零件高度； (6).取件，將充液室的內(nèi)腔內(nèi)的液體的壓力卸壓，控制凸模和壓邊圈上移，取出成形零件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈑金件充液拉深成形方法，其特征在于，所述預(yù)定壓力Pb在6OMpa以下。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈑金件充液拉深成形方法，其特征在于，所述預(yù)定壓力Pb在40Mpa 和 55Mpa 之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈑金件充液拉深成形方法，其特征在于，所述液室壓力P。在10Mpa 以下。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈑金件充液拉深成形方法，其特征在于，所述液室壓力P。在80Mpa 和 10Mpa 之間。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種均勻化變形的鈑金件充液拉深成形方法，該方法包括以下步驟：(1).放置板材；(2).施加壓邊力；(3).正脹成形；(4).設(shè)定充液室壓力；(5).充液拉深成形；(6).取件。本發(fā)明通過(guò)改變板材預(yù)脹方向，實(shí)現(xiàn)零件均勻化變形的充液拉深成形，該方法突破了反脹充液拉深中預(yù)脹量的限制，可極大提高零件的變形均勻性。
【IPC分類】B21D26/021
【公開(kāi)號(hào)】CN105081045
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510401566
【發(fā)明人】陳保國(guó), 何雪婷
【申請(qǐng)人】中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 上海飛機(jī)制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日