一次成型卷圆模具的制作方法

本发明涉及一种卷圆模具，特别是一种一次成型卷圆模具。

背景技术：

在汽车生产制造过程中，由于功能及造型的限制，有些地方必须使用圆形或环形零件。环形零件通常是采用板材通过卷圆工艺成型，而常规的板材卷圆工艺需要经过下料、预弯、卷圆与整形四个工序过程才能完成。由于常规的板材卷圆工艺工序繁多，需要较多的设备、人员和工时，生产成本较高；且多个工序间定位误差累积，将导致最终产品尺寸不稳定，产品废品率高；装配工差不能保证，还直接影响整车的装配质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种一次成型卷圆模具，以解决现有技术中的不足，它能够实现一次性卷圆成型，从而解决现有技术中工序间多次定位，产品尺寸不稳定影响装配的问题，且生产成本较低，效率较高。

本发明提供了一种一次成型卷圆模具，包括上模组件、下模组件和卷圆组件，所述上模组件包括：

上模座；

上模成型刀块，所述上模成型刀块固定在所述上模座上，所述上模成型刀块的底部具有向上凹的上模成型面，所述上模成型面为半圆柱面；

所述下模组件包括：

下模座；

下模成型刀块，所述下模成型刀块固定在所述下模座上，所述下模成型刀块的顶部具有下凹的下模成型面，所述下模成型面包括导向部和成型部，所述成型部为下凹的半圆柱面，位于所述下模成型面的底部，所述导向部位于所述成型部的两侧，所述导向部与所述成型部光滑过渡；

所述卷圆组件包括：

支撑件，所述支撑件竖直穿过所述下模座，且能够在所述上模座下行的作用力下相对所述下模座向下移动；

卷圆凸模，所述卷圆凸模为圆柱结构，连接在所述支撑件的顶部；

所述上模成型面与所述下模成型面相对设置，所述卷圆凸模水平设于所述上模成型面和所述下模成型面之间，且所述上模成型面、所述成型部及所述卷圆凸模具有相同的截面半径。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，还包括推料机构，所述推料机构包括：

推料杆，所述推料杆的一端套接在所述卷圆凸模上，另一端为自由端；

推料驱动杆，所述推料驱动杆固定在所述上模座上，其下端设有推料驱动件，所述推料驱动件能够与所述推料杆的自由端抵接，且当所述推料驱动件随所述上模座向上运行时，所述推料驱动件驱动所述推料杆向靠近所述下模成型刀块的方向运动。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述推料驱动件的一端可转动连接在所述推料驱动杆上，所述推料驱动件的另一端设有斜面，所述斜面靠近所述推料驱动杆的一端能够与所述推料杆抵接，所述推料驱动件和所述推料驱动杆之间固定有回程弹簧；

所述推料驱动杆上还设有限位台，所述限位台设于所述推料驱动件的下方，当所述推料驱动件转至水平状态时，其底面与所述限位台相抵接。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述推料杆的自由端可转动连接有旋转套，所述有旋转套与所述斜面抵接。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述推料机构还包括：

推料固定框，所述推料固定框固定在所述支撑件的顶部，其内部具有空腔，所述推料杆与所述空腔插接连接，并可沿所述空腔的轴向滑动，所述推料杆上设有卷圆凸模安装孔，所述卷圆凸模贯穿于所述卷圆凸模安装孔后与所述推料固定框的内壁固定连接；

推料固定框打杆，所述推料固定框打杆固定在所述上模座上，且位于所述推料固定框的正上方，当所述上模座下行，料片在所述上模成型刀块和所述卷圆凸模的作用下成型为u形料后，所述推料固定框打杆与所述推料固定框接触。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述推料杆包括圆柱体导向部和连接杆，所述圆柱体导向部与所述连接杆相连接的一端的外壁上环向设有凸台，所述空腔包括相互连通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的轴线与所述第二腔体的轴线不共线，所述圆柱体导向部及所述凸台与所述第一腔体滑动配合，所述连接杆与所述第二腔体滑动配合，所述卷圆凸模安装孔设于所述圆柱体导向部上，且二者同轴，所述旋转套设于所述连接杆的自由端；

所述推料机构还包括第一弹性元件，所述第一弹性元件设于所述第一腔体内，且套接在所述圆柱体导向部上，其一端与所述凸台相抵接，另一端与所述第一腔体的内壁抵接。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述下模成型刀块上还可转动连接有托料板，所述托料板至少有两个，对称设于所述下模成型面的两侧，且所述托料板的顶面不低于所述卷圆凸模的顶部。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述下模成型刀块的顶部具有通槽，所述通槽穿过所述下模成型面；

所述托料板的一端可转动连接在所述通槽的侧壁上，另一端与所述下模成型刀块弹性连接。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述下模成型刀块还设有垂直所述通槽的台阶孔，所述托料板通过所述台阶孔与所述下模成型刀块弹性连接。

前述的一次成型卷圆模具，优选地，所述下模成型刀块上还固定有托料板限位板，所述托料板限位板设于所述托料板的上面。

与现有技术相比，本发明提供的一次成型卷圆模具，将上模成型刀块的上模成型面，作为卷圆过程中的上凹模，用以保证卷圆上半部的外径；将下模成型刀块的导向部和成型部，作为卷圆过程中的下凹模，用以保证卷圆下半部的外径；再配合内部的卷圆凸模，共同保证了卷圆工艺过程中冲压件的内外径尺寸及表面质量；实现了模具的一次性卷圆，从而解决了现有技术中工序间多次定位，产品尺寸不稳定影响装配的问题；同时由于减少了工序次数，继而减少了模具套数，降低了模具制造成本，及冲压件的生产成本。

进一步地，该模具还包括推料机构，使得该模具在完成卷圆过程后，还能够自动卸料，将冲压件脱离模具，提高了该模具的自动化程度，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了工作、生产效率，降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具的轴测结构示意图；

图2是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具的剖视结构示意图一；

图3是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具的剖视结构示意图二；

图4是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具在卷圆前的使用状态示意图；

图5是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具在卷圆过程中的使用状态示意图一；

图6是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具在卷圆过程中的使用状态示意图二；

图7是本发明某实施例提供的一次成型卷圆模具在卷圆完成时的使用状态示意图；

图8是本发明某实施例提供的上模成型刀块的主视结构示意图；

图9是本发明某实施例提供的上模成型刀块的仰视结构示意图；

图10是本发明某实施例提供的下模成型刀块的俯视结构示意图；

图11是图10中a-a剖视结构示意图；

图12是本发明某实施例提供的推料驱动杆的结构示意图；

图13是本发明某实施例提供的推料杆的结构示意图。

附图标记说明：

1-上模座，2-上模成型刀块，21-上模成型面，3-下模座，4-下模成型刀块，41-下模成型面，411-导向部，412-成型部，42-托料板，43-通槽，431-侧壁，432-安装孔，44托料板限位板，45-台阶孔，46-弹顶销，47-第二弹性元件，5-支撑件，6-卷圆凸模，7-推料杆,701-卷圆凸模安装孔，71-圆柱体部分，711-凸台，72-直杆部分，73-旋转套，8-推料驱动杆，81-推料驱动件，811-斜面，82-回程弹簧，83-限位台，9-推料固定框，10-推料固定框打杆，11-第一弹性元件，121-料片，122-u形料，123-成型料。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例：如图1-7所示，一种一次成型卷圆模具，用于板材卷圆工艺，包括上模组件、下模组件和卷圆组件。

其中，上模组件包括上模座1和上模成型刀块2，所述上模成型刀块2固定在所述上模座1上，如图8、图9所示，所述上模成型刀块2的底部具有向上凹的上模成型面21，所述上模成型面21为半圆柱面，在卷圆过程中相当于上凹模，用以保证卷圆上半部的外径。

下模组件包括下模座3和下模成型刀块4，所述下模成型刀块4固定在所述下模座3上，如图10、图11所示，所述下模成型刀块4的顶部具有下凹的下模成型面41，所述下模成型面41包括导向部411和成型部412；所述成型部412为下凹的半圆柱面，位于所述下模成型面41的底部，在卷圆过程中相当于下凹模，与上模成型面21共同保证卷圆的外径；所述导向部411位于所述成型部412的两侧，与水平面具有倾斜角，所述导向部411与所述成型部412光滑过渡。导向部411的边缘须在上模成型面21的外侧，其内边缘须在上模成型面21的内侧，设置所述导向部411，是为了便于u形料122在上模成型刀块2的压力下向下运动时，其直边的料可以在导向部411的作用下向内弯曲，最后都集中在成型部412。

卷圆组件包括支撑件5和卷圆凸模6，所述支撑件5竖直穿过所述下模座3，且能够在所述上模座1下行的作用力下相对所述下模座3向下移动。具体地，支撑件5可以连接在安装该模具的机床上，与机床顶杆接触，由机床气垫提供支撑，在上模座1下行的作用力下可以向下运动；且为了能更好地成型u形料122，使支撑件5向下运动的力需大于u形料122成型的作用力，否则上模成型刀块2与卷圆凸模6之间可能会压不实，会出现物料褶皱，影响制件表面质量；为了使支撑件5的上下运动更顺畅，优选圆形结构。所述卷圆凸模6为圆柱结构，连接在所述支撑件5的顶部；所述上模成型面21和所述下模成型面41相对设置，所述卷圆凸模6水平设于所述上模成型面21和所述下模成型面41之间，且所述上模成型面21、所述成型部412及所述卷圆凸模6具有相同的截面半径。卷圆凸模6保证了成型料123最后的内径，在模具卷圆过程中，卷圆凸模6与上模成型面21和下模成型面41相互配合，组合成了一组凹凸模具，共同保证了成型料123的径向尺寸。

该模具使用时，先将料片121放置在下模成型刀块3上，且使料片121位于卷圆凸模6上面；然后上模座1带着上模成型刀块2下行，上模成型面21先与料片121接触，并将料片121压成u型料122，即完成上半部的卷圆；上模座1继续下行，则下模成型刀块2压着u型料122和卷圆凸模6一起向下运动；上模座1继续下行，u型料122的直边会与导向部411接触，由于导向部411具有倾斜角，u型料122向下运动时会被打弯，向导向部411的最低处即成型部412的方向弯曲，物料集中在成型部412；上模座1继续下行，则在卷圆凸模6和下模成型面41的作用下完成下半部的卷圆，即完成成型料123的卷圆过程。

在一种优选地实施方式中，为了便于自动卸料，该模具还包括推料机构，所述推料机构包括推料杆7和推料驱动杆8。所述推料杆7的一端套接在所述卷圆凸模6上，另一端为自由端；所述推料驱动杆8固定在所述上模座1上，其下端设有推料驱动件81，所述推料驱动件81能够与所述推料杆7的自由端抵接，且当所述推料驱动件81随所述上模座1向上运行时，所述推料驱动件81驱动所述推料杆7向成型料123运动，即向靠近所述下模成型刀块4的方向运动。该模具完成成型料123的卷圆过程后，上模座1会带着上模成型刀块2和推料驱动杆8上行，卷圆凸模6及支撑其的支撑件5在没有外部压力的作用下，会向上弹起，离开下模成型刀块4，推料杆7套在卷圆凸模6上，与卷圆凸模6一起运动，由于推料驱动件81能够与所述推料杆7的自由端抵接，且当所述推料驱动件81随所述上模座1向上运行时，所述推料驱动件81驱动所述推料杆7向成型料123运动，即向靠近所述下模成型刀块4的方向运动，则上模座1向上运行的过程中，推料驱动件81驱动所述推料杆7向成型料123运动，使成型料123脱离卷圆凸模6。

具体地，所述推料驱动件81的一端可转动连接在所述推料驱动杆8上，如图12所示，所述推料驱动件81和所述推料驱动杆8之间固定有回程弹簧82，所述推料驱动件81的另一端设有斜面811，所述斜面811靠近所述推料驱动杆8的一端能够与所述推料杆7抵接；所述推料驱动杆8上还设有限位台83，所述限位台83设于所述推料驱动件81的下方，当所述推料驱动件81转至水平状态时，其底面与所述限位台83相抵接。即所述限位台83能够在所述推料驱动件81转至水平状态时，与其抵接，并限制其转动，使其在转动时能够推动所述推料杆7向成型料123运动。

推料驱动件81可转动连接在推料驱动杆8上，则当上模座1下行时，推料驱动件81先与推料杆7接触，在推料杆7的阻力下发生转动以避过推料杆7；上模座1继续下行，推料驱动件81行至推料杆7下方时，由于回程弹簧82的作用，会将推料驱动件81拉至未发生转动前的位置；当卷料完成后上模座1上行时，推料驱动件81上行，其斜面811先与推料杆7抵接，而此时由于限位台83的作用，使得推料驱动件81不能发生旋转，则斜面811向上运动的过程中会对推料杆7有一个向成型料123的推力，使推料杆7向成型料123运动，使成型料123与卷圆凸模6脱离。

其中，所述推料杆7的自由端可转动连接有旋转套73，所述旋转套73与所述斜面811抵接。设置旋转套73，则推料驱动件81与推料杆7是通过旋转套73滚动接触的，相对摩擦较少，多次使用也不会影响模具精度。

需要说明的是，上述推料驱动件81的结构及与推料驱动杆8配合连接方式，只是一种优选的技术方案。本发明中推料驱动件81还可以是一个偏心凸轮，推料杆7的端部具有凸缘结构，控制偏心凸轮的转动方向，使其在上模座1下行时先不与推料杆7接触，在上模座1上行时再与推料杆7接触，推动推料杆7向成型料123运动；甚至如果推料杆7与成型料123的距离够大，偏心凸轮可以在模座1上、下行时均与推料杆7接触，下行时，只是缩短推料杆7与料片121之间的距离，上行时才使成型料123与卷圆凸模6脱离。除此之外，本发明中所述推料驱动件81的结构及与推料驱动杆8配合连接方式也可以是其他结构，只要是推料驱动件81能在上模座1向上运行时，驱动所述推料杆7向成型料123运动即可。

在一种具体的实施方式中，所述推料机构还包括推料固定框9和推料固定框打杆10。所述推料固定框9与所述支撑件5固定连接，其内部具有空腔，所述推料杆7与所述空腔插接连接，并可沿所述空腔的轴向滑动，所述推料杆7上设有卷圆凸模安装孔701，所述卷圆凸模6贯穿于所述卷圆凸模安装孔701后与所述推料固定框9的内壁固定连接。所述推料杆7插接在所述空腔内，既能相对推料固定框9和卷圆凸模6在水平方向自由移动，还能与推料固定框9一起上下运动，即所述卷圆凸模6、所述推料杆7、所述推料固定框9及所述支撑件5能够在所述上模座1下行的作用力下一起向下运动，即可以将所述卷圆凸模6、所述推料杆7、所述推料固定框9及所述支撑件5看作一个整体。

所述推料固定框打杆10固定在所述上模座1上，且位于所述推料固定框9的正上方，当所述上模座1下行，料片121在所述上模成型刀块2和所述卷圆凸模6的作用下成型为u形料后，所述推料固定框打杆10与所述推料固定框9接触。在卷圆成u形料后，上模座1分别通过上模成型刀块2与推料固定框打杆10将下行的压力传递给由所述卷圆凸模6、所述推料杆7、所述推料固定框9及所述支撑件5所组成的这个整体，使这个整体受力较为均匀，使其运动更为顺畅。

具体地，如图13所示，所述推料杆7包括圆柱体导向部71和连接杆72，所述圆柱体导向部71与所述连接杆72相连接的一端的外壁上环向设有凸台711，所述空腔包括相互连通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的轴线与所述第二腔体的轴线不共线，所述圆柱体导向部71及所述凸台711与所述第一腔体滑动配合，所述连接杆72与所述第二腔体滑动配合，所述卷圆凸模安装孔701设于所述圆柱体导向部71上，且二者同轴，所述旋转套73设于所述连接杆72的自由端。设置轴线不共线的两个腔体，使圆柱体导向部71和连接杆72与推料固定框9的连接位置不共线，继而给卷圆凸模6在推料固定框9上的安装留出装配空间。

所述推料机构还包括第一弹性元件11，所述第一弹性元件11设于所述第一腔体内，且套接在所述圆柱体导向部71上，其一端与所述凸台711相抵接，另一端与所述第一腔体的内壁抵接。在推料杆7上设置凸台711，继而设置第一弹性元件11，则当推料杆7向成型料123运动时，会压缩第一弹性元件11；当将成型料123脱离卷圆凸模6后，推料杆7失去推料驱动杆8的驱动作用，在第一弹性元件11的弹力作用下，推料杆7自动恢复原位。第一弹性元件11优选螺旋弹簧，螺旋弹簧弹性较大，成本低。

在一种具体的实施方式中，为了便于料片121的放置，防止其在上模成型刀块2的压力下发生两边翘起的现象，所述下模成型刀块4上还可转动连接有托料板42，用于支撑所述料片121。所述托料板42至少有两个，对称设于所述下模成型面41的两侧，也是卷圆凸模6的两侧，且托料板42的顶面不低于卷圆凸模6的顶部，优选与之平齐。在上模成型刀块2与料片121接触后，对料片121及支撑料片121的托料板42有向下的压力，由于托料板42可转动连接在下模成型刀块4上，托料板42可发生转动，料片121的两端自然向下，避免了料片121只在中间受力，两边发生翘起的现象。需要说明的是，托料板42发生转动的力需大于料片121的自重。

进一步地，如图1-7及图11所示，所述下模成型刀块4的顶部具有通槽43，所述通槽43穿过所述下模成型面41；如图2和图11所示，所述托料板42的一端可转动连接在所述通槽43的侧壁431上，另一端与所述下模成型刀块4弹性连接，具体地，在侧壁431开设安装孔132，采用旋转销将托料板42连接在在侧壁431上。将托料板42设置在通槽43内，托料板42对料片121的支撑位置恰好在卷圆凸模6的两侧，使托料板42的受力更加均匀，且托料板42具有足够的旋转空间；弹性连接既能保证所述托料板42在较小力的情况下(也可以认为是在料片121的自重下)不发生转动，还能在料片121离开后自动恢复至原始位置，即支撑料片121的位置。

更进一步地，所述下模成型刀块4还设有垂直所述通槽43的台阶孔45，所述托料板42通过所述台阶孔45与所述下模成型刀块4弹性连接。具体地，结合图2所示，台阶孔45上部直径小下部直径大，在上部设置弹顶销46，弹顶销46的销头卡在台阶孔45的台阶处，可以根据料片121需要的高度，选择弹顶销46的长度；下部设置第二弹性元件47，支撑弹顶销46，并给其提供向上的弹力，第二弹性元件47优选螺旋弹簧。需要说明的是，设置台阶孔45及弹顶销46和第二弹性元件47，只是本发明的一种优选的实施方式，并不是对本发明的限制，其他结构或元件如小型气缸，只要可以支撑托料板42并给其提供向上的弹力即可。

在一可选的实施方式中，所述下模成型刀块4上还固定有托料板限位板44，所述托料板限位板44设于所述托料板42的上面。设置托料板限位板44，可以限制托料板42的高度，防止托料板42在弹性元件47的反弹力及惯性作用力下旋转角度过大，甚至不能恢复到原始位置(未放置料片121时)。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。