材料冲压成型及车辆顶棚成型方法、用于成型材料的组件与流程

本发明涉及材料领域，更具体地，涉及材料冲压成型的方法、用于成型材料的组件及车辆顶棚成型方法。

背景技术：

冲压工艺是材料成型过程中常用的工艺。在一些现有技术中，通常直接利用冲头对坯料进行冲压以形成最终部件。在这些技术中，由于未使用夹具对坯料进行固定，会导致成型坯料中出现较多的褶皱，或者引起边缘材料的缺失。

在其它现有技术中，通常还会先将坯料的全部周边用夹具夹持住，然后再进行冲压成型。但是这种方式会导致坯料的拉伸率过高而引起很多问题。尤其是当坯料的拉伸率超过20％时，坯料的拉伸变形会严重影响最终成型的部件的外观和触感，还会降低成型部件的强度、缩短使用寿命。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种材料成型方法、用于成型材料的组件及车辆顶棚成型方法，以降低在冲压过程中材料的拉伸率。

为实现上述目的，本发明提供了一种材料冲压成型的方法，其中，在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动进入型腔；以及在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料。

根据本发明的一个实施例，在未夹持坯料的情形下实施在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动进入型腔的步骤。

根据本发明的一个实施例，在实施在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动进入型腔的步骤之前夹持坯料。

根据本发明的一个实施例，通过多个彼此独立控制的夹持元件来分别夹持坯料的不同位置。

根据本发明的一个实施例，在成型期间使至少一个夹持元件的启用时间不同于其它夹持元件。

根据本发明的一个实施例，在成型期间至少一个夹持元件的夹持力不同于其它夹持元件。

根据本发明的一个实施例，在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料的步骤中，对坯料施加动态变化的夹持力而冲压坯料。

根据本发明的一个实施例，在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料的步骤之后，选择性地夹持坯料而使得冲压头移动第三行程。

本发明另一方面提供一种用于成型材料的组件，包括：限定有型腔的模具、用以夹持坯料的夹具、冲压头以及控制器，其中控制器配置为在第一时间启用冲压头移动第一行程而在第二时间启用夹具并在保持启用夹具的同时使冲压头进一步移动第二行程。

根据本发明的一个实施例，夹具包括彼此之间独立控制的多个夹持元件。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为使得多个夹持元件的至少一个在不同于其它夹持元件的时间启用。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为使得多个夹持元件的至少一个的夹持力不同于其它夹持元件。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为在冲压头进一步移动第二行程期间使夹具对坯料施加动态变化的夹持力。

根据另一个方面，本发明还涉及一种车辆顶棚成型方法，其中在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动而进入型腔；以及在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料。

根据本发明的一个实施例，在未夹持的情形下实施在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动而进入型腔的步骤。

根据本发明的一个实施例，在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料的步骤进一步实施为启动夹具以夹持坯料，以及在保持夹持的情况下用冲压头对坯料进行进一步冲压。

根据本发明的一个实施例，其中夹具包括彼此之间独立控制的多个夹持元件，其中，多个夹持元件依次布置以围绕坯料的正常冲压区域的整个周边。

根据本发明的一个实施例，其中在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动而进入型腔的步骤之前使夹具的至少一个远离深冲压区域的夹持元件夹持坯料。

根据本发明的一个实施例，其中在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料的步骤包括保持夹具的至少一个夹持元件夹持坯料的同时使夹具的至少一个靠近深冲压区域的夹持元件夹持坯料而进一步冲压坯料。

根据本发明的一个实施例，其中，第一行程为总冲压行程的80％，第二行程为总冲压行程的20％。

根据本发明的一个实施例，坯料包括聚合物材料、纤维材料、织物的一种或多种。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的材料成型方法通过在冲压头移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头移动进入型腔，由于在第一行程期间未对坯料进行夹持，所以基本不会引起坯料拉伸率变化；然后在冲压头移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔的坯料。由于坯料在第一行程期间经过非夹持的冲压，因此相比于一次冲压成型的坯料而言显著地降低了坯料的拉伸率，继而避免了由于过高拉伸率而产生的许多问题，从而可以提高材料的利用率并优化坯料的使用尺寸，以实现更加美观的外观和良好的触感。

附图说明

图1为根据本发明的材料成型方法的流程图；

图2a为根据本发明的材料成型方法的一个实施例的流程图；

图2b是图2a中所示实施例的坯料成型的示意图；

图3a为根据本发明的材料成型方法的另一个实施例的流程图；

图3b是图3a中所示实施例的坯料成型的示意图；

图4实施是本发明材料成型方法的装置的一个实施例示意图；

图5是实施本发明材料成型方法的装置的一个可选实施例的示意图，其中该装置处于操作状态。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种材料冲压成型的方法，该材料冲压成型的方法包括以下步骤：

s1：在冲压头14(在图4中示出)移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动进入型腔12(在图4中示出)；以及

s2：在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料。

此处应当注意的是，如上所述的使至少一部分坯料随冲压头14移动进入型腔12指的是：在冲压头14移动第一行程期间，不需要用夹具固定住坯料的任何周边或仅需要固定住坯料的部分周边，这需要根据坯料的成型需求和材料类型等决定，下文将对其进行详细描述。

另外，上述第一行程应当理解为：在材料成型过程中，冲压头14会以一定行程移动从而冲压坯料，冲压头14包括处于初始状态时接触坯料但是未冲压坯料的初始位置和冲压坯料并使坯料成型为最终成型状态的终止位置，在初始位置与终止位置之间的冲压头14移动的距离(如图5所示w)即为冲压头14的总冲压行程，上述的第一行程、以及如下将进行描述的第二行程和第三行程均为总冲压行程中的一部分。

在可选的实施例中，例如，第一行程可使坯料预先移动其成型时的目标冲压深度的80％。例如，如果成型工艺需要在坯料中形成深度100mm的凹陷部分，则冲压头14移动第一行程的过程可以是使冲压头14冲压坯料以使其首先凹陷80mm的深度。当然应当理解，具体的移动距离应当视坯 料的成型需求和材料类型等决定，本发明不局限此。

由以上方法可知，本发明的材料成型方法通过在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动进入型腔12，由于在第一行程期间未对坯料进行夹持，所以基本不会引起坯料拉伸率变化，且具体地，因为没有夹持坯料或者仅仅夹持一部分，至少一部分型腔外的坯料能够自由移动进入型腔内部，例如在一个实施例中，如图5所示例如型腔12外的坯料10a能够如箭头a所示的方向横向移动从型腔12外自由移动进入型腔12区域内并随冲头14纵向移动(如箭头b所示)而预成型；然后在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料。由于坯料在冲压头14的第一行程期间经过非夹持的冲压，因此相比于一次冲压成型的坯料而言显著地降低了坯料的拉伸率，继而避免了由于过高拉伸率而产生的许多问题，从而可以提高材料的利用率并优化坯料的使用尺寸，以实现更加美观的外观和良好的触感。

本发明的一个实施例，如图2a和2b所示，其中图2a示出了根据本发明的材料冲压成型方法的一个实施例的流程图，图2b是图2a中所示实施例的坯料成型示意图。

在该实施例中，如图2a所示，步骤s1进一步包括：在未夹持坯料10的情形下实施在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料10随冲压头14移动进入型腔12的步骤。也就是说，在该实施例中，冲压头14移动第一行程期间不夹持待成型为第一成型部20的坯料10的任何边缘，当坯料10的至少一部分随冲压头14移动进入型腔12后，再将坯料10的整个周边用夹具40(在图3b中示出)夹持住，然后冲压头14移动第二行程，进一步冲压进入型腔12的坯料10，使该坯料10再次进行拉伸直至该坯料最终成型为第一成型部20。此处应当理解，所述的第一成型部20指的是坯料10中最后成型的部分，即，最终需要使用的部分，而坯料10剩余的部分即为边角料。

在该实施例中，由于在冲压头14移动第一行程期间，不夹持坯料10，因此相比于一次冲压成型的坯料而言显著地降低了坯料的拉伸率，继而避免了由于过高拉伸率而产生的许多问题，从而可提高材料的利用率并优化 坯料使用尺寸，以及实现更加美观的外观和良好的触感。

图3a和3b示出了本发明的另一个实施例，其中图3a示出了根据本发明的材料冲压成型方法的另一个实施例的流程图，图3b是图3a中所示实施例的坯料成型示意图。

在该实施例中，如图3a所示，步骤s1进一步包括：在实施在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料10随冲压头14移动进入型腔12的步骤之前夹持坯料。如图3b所示，坯料需要被冲压成具有第一成型部20以及位于第一成型部20中的凹陷的第二成型部30。此处应当理解，所述的第一成型部20可以称为正常冲压区域，而第二成型部可以称为深冲压区域。

在冲压成型过程中，在冲压头14移动第一行程期间将坯料10远离第二成型部30的边缘用夹具40夹持住，使坯料10被冲压部分的深度。例如，在该实施例中，可使坯料预先移动其成型时的目标深度的80％。

当坯料的至少一部分随冲压头14移动进入型腔12后，再将坯料10的整个周边用夹具夹持住，然后冲压头14移动第二行程，进一步冲压进入型腔12的坯料10，使该坯料10再次进行拉伸直至该坯料最终成型为第一成型部20和第二成型部30。

以上值得注意，尽管在实施例中使坯料10在冲压头14移动第一行程期间预先移动其成型时的目标深度的80％，但是根据具体情况，例如成型需求、材料等，该坯料10在冲压头14移动第一行程期间也可以移动其他的深度，在一个实施例中，只要满足使其最终成型后的拉伸率不超过20％的任意行程都可，在另外的实施例中，取决于坯料材料拉伸率和外观、质量等因素，最终成型后的拉伸率可以超过20％，本发明不局限于此。

根据本发明的一个实施例，可以通过多个彼此独立控制的夹持元件来分别夹持坯料10的不同位置。具体来说，如图3b所示，通过夹具40进行对坯料10的夹持操作，该夹具40可以例如具有4个夹持元件41、42、43、44。

再次参照图3a和3b，在一个可选实施例中，在成型期间使至少一个夹持元件的启用时间不同于其它夹持元件。例如在本实施例中，第一行程期 间，首先将远离深冲压成型区域(即，第二成型部30)的坯料10的边缘通过夹具40的夹持元件夹持住，即，夹持元件43和44，这是因为第一成型部20中远离第二成型部30的部分冲压深度较小，因此夹持后对拉伸率影响较低。在完成第一行程后，再将经过冲压第一行程后的坯料10的整个周边用夹持元件41、42、43、44夹持住，然后冲压头14移动第二行程，进一步冲压进入型腔12的坯料10，使该坯料10再次进行拉伸。

在另一个实施例中，在成型期间至少一个夹持元件的夹持力不同于其它夹持元件。如图3b所示，在该实施例中，最终成型后的部件包括第一成型部20和第二成型部30，并且第二成型部30是位于第一成型部20中的凹陷部分。也就是说，在本实施例中的部件包括多个具有不同目标深度的成型部。根据坯料10不同部位成型后的深度不同，因此每个夹持元件的夹持力也可以不同，以控制坯料的拉伸率，例如靠近相对较大的目标深度的冲压区域，可以施加较小的夹持力，而靠近较小的目标深度的冲压区域，可以施加相对较大的夹持力。

根据本发明的一个实施例，在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料的步骤中，对坯料施加动态变化的夹持力而冲压坯料。例如，如图3b所示，在第二行程期间，夹持元件41、42的夹持力可以逐渐增大。在另一些实施例中，夹持元件41、42、43、44的一个或多个的夹持力可以逐渐增加到一个最高值随后保持平衡直至成型结束。

根据如上所述应当理解，本发明中采用的夹具40为独立于冲压头14进行动态控制的夹具，也就是说，冲压头14的冲压操作与夹具40对坯料的夹持操作是相互独立进行的。这样，本发明的冲压成型方法可以使得冲压过程完全不同于现有技术中采用的无夹具操作或者固定夹具操作过程。此外，通过可以动态控制的夹持力，可以根据当前成型后产品的外观、质量等因素随时动态调节夹持力以实现更好的产品外观和质量。

此外，在本发明的可选的实施例中，夹具40中的夹持元件41、42、43、44也可以分别进行独立动态控制，即，每个夹持元件可以具有独立的控制系统或控制器，从而使得每个夹持元件可以分别独立地进行夹持操作、解除夹持操作、夹持力控制操作等操作过程。因此，本发明方法中采用的 夹具灵活性更高，对于控制材料成型的拉伸率更有利。

根据本发明的一个实施例，在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料的步骤之后，选择性地夹持坯料而使得冲压头14移动第三行程。例如，冲压头14移动第一行程，使坯料的至少一部分随冲压头14移动进入型腔12，然后冲压头14移动第二行程，进一步冲压进入型腔12的坯料10，使该坯料10再次进行拉伸直至该坯料10最终成型为第一成型部20，然后还可以夹持坯料10而使得冲压头14移动第三行程，再将坯料10冲压成型为第二成型部30。当然应当理解，根据坯料不同、成型需求不同等因素，冲压头14可以根据实际情况选择性地移动多个不同行程，行程的数量对本发明不构成任何限定。

本发明另一方面提供一种用于成型材料的组件，包括：限定有型腔12的模具、用以夹持坯料的夹具、冲压头14以及控制器，其中控制器配置为在第一时间启用冲压头14移动第一行程而在第二时间启用夹具并在保持启用夹具的同时使冲压头14进一步移动第二行程。也就是说，在该实施例中，冲压头14移动第一行程期间不夹持待成型为第一成型部20的坯料10的任何边缘，当坯料的至少一部分随冲压头14移动进入型腔12后，将经过第一行程后的坯料10的整个周边用夹具夹持住，然后冲压头14移动第二行程，进一步冲压进入型腔12的坯料10，使该坯料10再次进行拉伸直至该坯料最终成型为第一成型部20。

由以上方法可知，本发明用于成型材料的组件在冲压头14移动第一行程期间，控制器配置为仅启动冲压头14而不启动夹具，由于在第一行程期间未对坯料进行夹持，所以基本不会引起坯料拉伸率变化；然后在冲压头14移动第二行程期间，控制器配置为启动夹具，因而夹具夹持坯料而进一步被冲压头14冲压进入型腔12。由于坯料在第一行程期间经过非夹持的冲压，因此相比于一次冲压成型的坯料而言显著地降低了坯料的拉伸率，继而避免了由于过高拉伸率而产生的许多问题，从而可以提高材料的利用率并优化坯料的使用尺寸，以实现更加美观的外观和良好的触感。

根据本发明的一个实施例，夹具包括彼此之间独立控制的多个夹持元件。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为使得多个夹持元件的至少一个在不同于其它夹持元件的时间启用。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为使得多个夹持元件的至少一个的夹持力不同于其它夹持元件。

根据本发明的一个实施例，控制器配置为在冲压头14进一步移动第二行程期间使夹具对坯料施加动态变化的夹持力。

根据如上所述应当理解，在该实施例中通过控制器进行不同情况的配置，可以首先使得夹具与冲压头14分别进行独立的动态控制，从而使得夹具的夹持操作与冲压头14的冲压操作分别独立进行，因此灵活性更高。

进一步，控制器还配置成可以对夹持元件进行分别独立动态控制，即，每个夹持元件可以分别独立地进行夹持操作、解除夹持操作、夹持力控制操作等操作过程。因此，本发明方法中采用的夹具灵活性更高，对于控制材料成型的拉伸率更有利。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种车辆顶棚成型方法，其中在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动而进入型腔12；以及在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料。

由以上方法可知，本发明的车辆顶棚成型方法通过在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动进入型腔12，由于在第一行程期间未对坯料进行夹持，所以基本不会引起坯料拉伸率变化；然后在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12。由于坯料在第一行程期间经过非夹持的冲压，因此相比于一次冲压成型的坯料而言显著地降低了坯料的拉伸率，继而避免了由于过高拉伸率而产生的许多问题，从而可以提高材料的利用率并优化坯料的使用尺寸，以实现更加美观的外观和良好的触感。

根据本发明的一个实施例，在未夹持的情形下实施在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动而进入型腔12的步骤。

根据本发明的一个实施例，在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料的步骤进一步实施为启动夹具以夹持坯料， 以及在保持夹持的情况下用冲压头14对坯料进行进一步冲压。

根据本发明的一个实施例，其中夹具包括彼此之间独立控制的多个夹持元件，其中，多个夹持元件依次布置以围绕坯料的正常冲压区域的整个周边。

根据本发明的一个实施例，其中在冲压头14移动第一行程期间使至少一部分坯料随冲压头14移动而进入型腔12的步骤之前使夹具的至少一个远离深冲压区域的夹持元件夹持坯料。

根据本发明的一个实施例，其中在冲压头14移动第二行程期间夹持坯料而进一步冲压进入型腔12的坯料的步骤包括保持夹具的至少一个夹持元件夹持坯料的同时使夹具的至少一个靠近深冲压区域的夹持元件夹持坯料而进一步冲压坯料。

根据本发明的一个实施例，其中，第一行程为冲压头14总冲压行程的80％，第二行程为冲压头14总冲压行程的20％。可以理解，尽管在实施例中使坯料在冲压头14第一行程期间预先移动其成型时的目标深度的80％，但是根据具体情况，例如成型需求、材料等，该坯料在预冲压阶段也可预先移动其他的深度，只要满足使其最终成型后的拉伸率不超过20％或者基本上约为20％左右的任意深度都可，本发明不局限与此。当然可以理解，在其他实施例中，取决于材料拉伸率和外观、质量等因素，最终成型产品的外观也可以大于20％。

根据本发明的一个实施例，坯料包括聚合物材料、纤维材料、织物的一种或多种。根据如上所述的材料，在可选的实施例中，本发明的方法可以用于进行车辆内饰部件的冲压，例如内饰板、内饰地毯板等；当然应当理解，如果需要，在其他实施例中，本发明的方法也可以用于对车辆中的任何刚性部件进行成型操作。例如，车身部件、车顶部件、发动机部件以及车架部件中的一种或多种的刚性部件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。