专利名称：一种加工高张力材料零件的拉延模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模具结构。
背景技术：
为了减少汽车尾气排放量，同时提高的车身碰撞安全性能，目前的汽车设计都力求在保证汽车安全性的同时，尽量减轻汽车各部件的重量。鉴于此，高张力材料被现代汽车制造业广泛使用已成为一种趋势。根据国际上对超轻钢汽车的研究(ULSAB-AVC)，把屈服强度在21(T550MPa范围内的钢板称为高强度钢板；屈服强度大于550MPa的钢板称为超高强度钢板。根据强化机理的不同又分为普通高强度钢板和先进高强度钢板。其中，普通高强度钢板主要包括高强度IF (无间隙原子)钢、烘烤硬化钢、含磷(P)钢、各向同性(IS)钢、碳-锰(C-Mn)钢和高强度低合金(HSLA)钢。先进高强度钢主要包括双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢、复相(CP)钢、 贝氏体(BP)钢和马氏体(MP)钢等。如本文中所述零件由国内宝钢公司生产的DP780材料， 其屈服强度500-650MPa，抗拉强度不小于780MPa，延伸率10(DP即双相钢，由铁素体和马氏体组成，马氏体以孤岛的形式分布在铁素体基体上，其中马氏体的含量在5 20%，材料的强度随马氏体含量的增加而增加，强度范围是50(Tl200Mpa。双相钢具有较低的曲强比，较高的加工硬化指数，高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点)。高张力材料不仅强度高，成型性好，更重要的它可以满足在减轻重量的同时增加安全性。但是，高张力零件成型目前存在以下四个难点1、成型压力大，普通压机不能满足成型力的要求；2、成型模拟不准确，零件最容易出现的反弹和扭曲现象，用一般的模拟软件提供的结果实用性差。3、 成型极限受到严格限制，高张力材料一般俗称“双高”，抗拉极限高(抗拉强度在600Mpa以上)、屈服极限高。因此制作封闭式拉延的零件，其拉延深度受限。4、零件精度难以控制，由于零件反弹和扭曲造成精度很难达到理想值。根据申请人对现有普通金属板材成型模具应用到高张力材料零件的成型中的研究发现，采用的普通成型模具中，其中拉延模具的结构对高张力钣件成型产生较大影响。现有的拉延模具是在压边圈或上模上设置拉延筋，该结构的缺点是当模具向下运动时，压边圈将材料压死同时向下运动时拉延筋就已经开始对材料起作用，使板材没有充分的塑性变形，工序件的定形性不强，当零件经过切边工序后反弹和扭曲现象严重，这样为克服反弹现象对整形模提出了更高的要求，从而增加了整形模具的制造和调试周期。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种改进结构的、用于加工高张力材料零件的拉延模具，使其在高张力材料拉延过程中，防止和克服材料的反弹和扭曲。本实用新型采用的技术方案如下—种加工高张力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、压边圈、压料面镶块、传力杆和墩死块。为了克服现有的常规模具结构的不足，将上模或压边圈上的拉延筋(槛)更改为独立的浮动拉延筋，浮动拉延筋安装在在所述压边圈及压料面镶块中，位于凸模的前后两侧或单侧；浮动拉延筋下端设置垫块，垫块位于传力杆上，传力杆下端通过墩死块与下模座连接，在浮动拉延筋下端与垫块之间还设置有可调节垫片；浮动拉延筋的高度在模具初始状态下高出压边圈压料面镶块3-4mm，但可根据个别零件实际走料需求可等于或低于压边圈的压料面镶块，而在当压边圈运行到下死点时达到极值，高出压边圈的压料面镶块 5-25mm。为了保证强度，浮动拉延筋不宜设计得太高，它在压边圈内浮动，因此需要压边圈提供一定的空间，它下端与垫块连接成一个整体，然后通过安装在压边圈中间的传力杆与下模座浮动连接，因此在浮动拉延筋与垫块之间设置调整垫片，调节初始状态的高度；另外浮动拉延筋墩死块下也可设置调整垫片，调节终止状态下的高度，所以调整垫片可配套准备有具有不同厚度的多片，以根据需要使用，从而达到调整浮动拉延筋初始和终止时高度的目的。另外，浮动拉延筋可以为一整条，或分断的若干条。以下是利用上述拉延模具对高张力材料零件进行拉延的工艺过程首先，根据样件反弹程度及法兰边状态和借助CAE分析来确定浮动拉延筋的初始安装高度，然后与垫块固定后安装在压边圈内；通过安装在压边圈内的传力杆与下模座进行浮动连接。然后将高张力板材放到压边圈上，使上模向下运动，下行到一定位置，与压边圈一起将材料压死，此时模具的工作状态与常规模具结构一致；压边圈同时再向下运动，当上模继续下行到一定位置，压边圈的传力杆与下模座上的浮动拉延筋墩死块接触时，浮动拉延筋从压边圈中逐渐升出，对材料施加反向的拉力，到模具运行带下死点时，浮动拉延筋高度达到峰值，零件形状固化完成。可见，本实用新型突出的结构改进体现在以下三个方面1、将普通的拉延筋改为浮动拉延筋并浮动安装在压边圈内，初始状态与普通拉沿筋结构相似，随着压边圈的下移，浮动拉延筋逐渐再升出压料面，使材料的进料阻力逐渐增加，并且在下死点的时候由浮动拉延筋给材料施加强大的反向拉力以致大于屈服极限，从而达到零件尺寸固化的目的。2、该模具结构满足了原始传统的结构方式，在初始状态下同样可存在拉沿筋，通过浮动拉延筋与其垫块之间，调节初始状态下的拉沿筋高度。3、浮动拉延筋终止时太高，零件易破；太矮，不能达到材料塑变极限。因此在浮动拉延筋传力杆与墩死块之间均嵌有高度可调的垫片，通过该处垫片调节满足终止时的高度，在试模时可以通过调整垫片数量使浮动拉延筋的高度达到最优值。高张力钣件拉延模试模，一般工作量很大，因此垫片的使用可以大大降低试模时的难度和周期，在试模时可通过快速调整垫片数量，从而调整筋的高度，最终可对比各种高度下的零件品质，从而达到快速优选的结果。本实用新型主要适用于抗拉强度600Mpa或以上的高张力板零件的成型工艺，可使板材充分塑性变形，减小零件反弹和扭曲的趋势，从而达到零件尺寸固化的目的。
图1为需要用高张力板材制造的汽车前横梁前围板部构件简图；图2为本拉延模具的结构示意图；图3飞为本拉延模具运动状态过程中示意图；图6为浮动拉延筋部位的局部放大图。
具体实施方式
图1为需要用高张力板材制造的汽车前横梁前围板部构件A的简图，该零件属于安全性能零件，在车身上的作用很重要。该零件特点为1、零件拉延深度较深，局部达到 120mm以上，材料流动不充分，容易破裂。2、零件选用的材料为DP800，属于典型的“双高”零件，其回弹量难以估计，且通过后续整形改善困难。如图2所示，本拉延模具包括有上模座1、下模座7、压边圈9、压料面镶块4、浮动拉延筋2、墩死块6、传力杆5、压机顶杆8等。其模具机构与一般拉延模具较为相似，区别在于压边圈上的浮动拉延筋。结合图6所示浮动拉延筋2安装在在压边圈9及压料面镶块 4中，位于凸模的前后两侧或单侧。浮动拉延筋下端设置垫块10，垫块位于传力杆5上，传力杆下端通过墩死块6与下模座6浮动连接，在浮动拉延筋下端与垫块之间还设置有可调节垫片11。浮动拉延筋的高度在模具初始状态下高出压边圈压料面镶块3-4mm，但可根据个别零件实际走料需求可等于或低于压边圈的压料面镶块，而在当压边圈运行到下死点时达到极值，高出压边圈的压料面镶块5-25mm。安装时，首先浮动拉延筋通过螺栓锁附在垫块上。其次，通过传力杆与浮动拉延筋墩死块，将浮动拉延筋所受到的Z向压力传递到下模座上。最后，通过压料面镶块来限制浮动拉延筋正Z向的位置移动，防止其与压料面镶块脱离。下面根据浮动拉延筋组件在冲压过程中的各种状态(图3 图5))，简述各个部件的作用首先，根据理论分析的零件反弹程度及法兰边状态确定浮动拉延筋2的安装高度，通过调节浮动拉延筋墩死块6下方的可调节垫片来调整浮动拉延筋下死点的高度；然后，将高张力板材放到压边圈上，上模座1向下运动，下行到与压边圈9接触，将材料压死，此时浮动拉延筋与压料面镶块有一个相对高度值，可通过调节浮动拉延筋与垫块之间的可调节垫片来调整，见图4。上模座1与压边圈9继续向下运动，浮动拉延筋2从压料面镶块的凹槽中逐渐顶出，对材料施加反向的拉力，材料流动逐渐减弱；当到模具运行带下死点时，浮动拉延筋高度达到最高值，这样材料拉应力瞬间加大，超过材料的屈服极限，零件形状固化完成，见图5。
权利要求1.一种加工高张力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、压边圈、压料面镶块、传力杆和墩死块，其特征在于还包括有浮动拉延筋，所述浮动拉延筋安装在所述压边圈及压料面镶块中，位于凸模的前后两侧或单侧；浮动拉延筋下端设置垫块，垫块位于传力杆上，传力杆下端通过墩死块与下模座连接，在浮动拉延筋下端与垫块之间还设置有可调节垫片；浮动拉延筋的高度在模具初始状态下高出压边圈压料面镶块3-4mm、或等于或低于压边圈的压料面镶块，而在当压边圈运行到下死点时达到极值，高出压边圈的压料面镶块 5-25mm。
2.根据权利要求1所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于在传力杆下端的墩死块下也嵌有可调节垫片。
3.根据权利要求1或2所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于所述调整垫片配套准备有具有不同厚度的多片。
4.根据权利要求1或2所述的加工高张力材料零件的拉延模具，其特征在于所述浮动拉延筋为一整条，或分断的若干条。
专利摘要本实用新型提出一种加工高张力材料零件的拉延模具，其包括有下模座、压边圈、压料面镶块、传力杆和墩死块。为了克服现有的常规模具结构的不足，将上模或压边圈上的拉延筋(槛)更改为独立的浮动拉延筋，浮动拉延筋安装在在压边圈及压料面镶块中，位于凸模的前后两侧或单侧；浮动拉延筋下端设置垫块,垫块位于传力杆上，传力杆下端通过墩死块与下模座浮动连接，在浮动拉延筋下端与垫块之间还设置有可调节垫片；浮动拉延筋的高度在模具初始状态下高出压边圈压料面镶块3-4mm，或等于或低于压边圈的压料面镶块，而在当压边圈运行到下死点时达到极值，高出压边圈的压料面镶块5-25mm。本拉延模具能在高张力材料拉延过程中防止和克服材料的反弹和扭曲。
文档编号B21D37/10GK202224531SQ20112036902
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张云, 杨晓东, 胡舒 申请人:联伟汽车零部件(重庆)有限公司