一种车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具的制作方法

本发明属于车辆顶盖成形技术领域，特别是一种车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具。

背景技术：

车身质量占汽车总质量的40％左右，对于整车的轻量化而言，车身的轻量化起着举足轻重的作用，新材料的应用是实现轻量化的主要途径之一，例如铝板、高强钢材料的应用。

现有技术中，铝板、高强钢等新材料在加工时采用冷冲压延模具进行加工，现有技术的冷冲压延模具如图1所示，该冷冲压延模具主要包括上模座101、压边圈102和下模座103三大部分，其中，凹模部分在上模座101上，凸模部分在下模座103上。该种拉延模成形主要依靠凸模成形，主要工作原理如下：成形前，上模座101、下模座103为打开状态，机床顶杆将压边圈102顶起一定高度(压边圈行程)，然后将板件置于压边圈102上，上模座101随机床一起向下运动后与压板圈102配合将坯料压紧。然后，上模座101与压边圈102共同继续向下运动，凸模伸入压边圈102内部，挤压板材开始成形，直至模具到达闭合状态，拉延成形结束。拉延成形过程中上模座101与压边圈102压紧时，主要依靠压边圈102上的拉延筋将坯料锁紧，从而实现控制成形时周圈流料速度。通过改变拉延筋的形状与大小可以达到调节流料的快慢。

作为对现有技术的冷冲压延模具以及工艺的改进，中国专利号201610762461.1的申请文件给出了一种如图2所示的充液成形模，充液成形模主要包括：201、压边工装；202、导柱导套；203、压边圈；204、压边垫块；205、凹模液室；206、凸模盖板；207、定位端盖；208、定位套；209、板料；210、密封片；211、凸模；212、充液管路。其成形过程如下：步骤101、将裁剪后的板料平行置于充液成形设备的凹模之上；步骤102、对板材进行充液拉深，流体作为辅助手段，首先在凹模内充满液体，放置铝合金板料，施加压边力进行周圈压紧；步骤103、充液胀形；利用增压器产生高压，增大液室压力，利用液室产生的压力使铝合金零件贴在凸模上，从而得到要压制的零件；步骤104、抬起凸模、压边圈，取出成形零件。

铝板材质及性能与钢板存在较大差异，采用如图1所示的冷冲压延模具进行加工得到的铝合金零件表面质量差，成品率低，不能满足车身零件高精度、高可靠性、高效率和低缺陷制造的要求。而如图2所示的充液成形模在完成零件上较小的r角造型成形依靠单一的充液成形需要很大的压强，对设备吨位要求较高，制造难度加大，能耗及设备成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，以解决现有技术中的不足，它能够解决单一的充液成形需要更大的压强，对设备吨位要求较高，模具制造难度加大，能耗及设备成本高的问题，并解决零件局部造型r角较小，常规冷冲压成形开裂、单一充液成形困难的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，所述模具包括凹模和凸模，所述凹模设置在下模座上，所述凸模设置在上模上；

其中：所述凹模上固定有凹模镶块，所述凹模镶块朝向所述凸模的表面设有第一液压成形面和第一冲压成形面；所述第一液压成形面位于所述凹模镶块的表面的中间区域；所述第一冲压成形面设置在所述第一液压成形面的周侧；

所述凸模上设有凸模镶块，所述凸模镶块朝向所述凹模的表面设有第二液压成形面和第二冲压成形面，所述第二液压成形面位于所述凸模镶块的表面的中间区域；所述第二冲压成形面设置在所述第二液压成形面的周侧；

所述第一液压成形面内部围成注液腔，所述第一液压成形面与第二液压成形面位置相对，且所述第二液压成形面配合所述注液腔内的液体介质对坯料充液拉深成形；

所述第一冲压成形面与所述第二冲压成形面位置相对，且模具闭合过程中第一冲压成形面配合注液腔内的液体介质对坯料先进行充液拉深成形，模具闭合到底时，第一冲压成形面配合第二冲压成形面对坯料再进行冲压成形。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述模具还包括压边圈，所述压边圈设置在上模上，且所述压边圈位于所述凸模的周圈；所述压边圈上朝向所述凹模镶块的一侧设有压边圈镶块，所述压边圈镶块上设有压料型面。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述压边圈镶块上设有导正孔；所述凹模镶块上设有导正销；所述导正销与所述导正孔滑动配合。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凹模上设有凹模流水槽，所述凹模流水槽设置在所述凹模镶块的周缘外侧；

所述压边圈上设有压边圈流水槽，所述压边圈流水槽与所述凹模流水槽位置相对，且所述凹模流水槽内设有挡板，所述挡板可嵌入所述压边圈流水槽。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凹模上还设有多个平衡块，多个所述平衡块均匀设置在所述凹模流水槽的周圈外侧。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凹模镶块上还设有拉延筋，所述拉延筋位于所述第一冲压成形面的周圈外侧。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凹模镶块上还设有多个定位柱，所述多个定位柱对称设置在所述拉延筋的两相对侧。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凸模镶块可伸入所述压边圈内，所述凸模镶块的周侧设有导滑板，所述压边圈的内壁上设有导滑面，所述导滑板与所述导滑面滑动配合。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述压边圈朝向所述凸模的一侧上还设有存放块。

如上所述的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，其中，优选的是，所述凹模镶块内设有注液孔，所述注液孔的第一端连通所述注液腔，所述注液孔的第二端延伸至所述凹模镶块的表面并连接注液接头，所述注液接头位于所述凹模镶块的一侧。

在工作过程中，在凹模和凸模的闭模过程中，铝板坯料的中间区域在所述第二液压成形面和所述注液腔内的液体介质的共同作用下充液拉深成形，铝板坯料的中间区域的边缘区域在所述第一冲压成形面和所述注液腔内的液体介质的共同作用下先进行充液拉深成形，在凹模和凸模的闭模闭合到底时，铝板坯料的中间区域的边缘区域在所述第一冲压成形面以及所述第二冲压成形面的共同挤压的作用下再进行冲压成形。

与现有技术相比，本发明提供的模具包括第一冲压成形面和第二冲压成形面组成的冲压成形型面，冲压成形型面用于铝板坯料的局部冲压成形，通过冲压成形工艺实现铝板顶盖边缘处较小的r角造型冲压成形，减少了单纯充液成形的难度和成本。模具的成形型面还包括第一液压成形面和第二液压成形面组成的充液拉深型面，充液拉深型面用于铝板坯料的中间区域的充液拉深成形，通过充液拉深保证了铝板顶盖的质量，提高了铝板顶盖的成品率；采用冲压成形面与充液拉深成形相结合的形式，可以同时实现铝板坯料的冲压成形和充液拉深成形，工作效率高，降低了对设备的要求。

附图说明

图1是现有技术的冷冲压延模具；

图2是现有技术的充液成形模具；

图3是本发明提供的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具的结构示意图；

图4是凹模与凹模镶块的整体安装结构示意图；

图5是凹模与凹模镶块的爆炸结构示意图；

图6是压边圈与压边圈镶块的整体安装结构示意图；

图7是凸模和凸模镶块的整体安装结构示意图；

图8是本发明提供的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具的工作状态的剖面图；

图9是本发明提供的车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具的型面图。

附图标记说明：

101-上模座，102-压边圈，103-下模座，201-压边工装，202-导柱导套，203-压边圈，204-压边垫块，205-凹模液室，206-凸模盖板，207-定位端盖，208-定位套，209-板料，210-密封片，211-凸模，212-充液管路；

1-凹模，11-凹模镶块，111-导正销，112-拉延筋，113-定位柱，114-注液孔，12-凹模流水槽，13-挡板，14-平衡块，15-注液接头，2-压边圈，21-压边圈镶块，22-压边圈流水槽，23-导滑面，24-存放块，25-导正孔，3-凸模，31-凸模镶块，32-导滑板，4-注液腔。

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。

本发明的实施例提供了一种车辆顶盖液压与局部冲压复合成形的模具，请参考图3、图4、图7和图8所示，模具包括凹模1和凸模3，凹模1设置在下模座上，凸模3设置在上模上；其中：凹模1上固定有凹模镶块11，凹模镶块11朝向凸模3的表面设有第一液压成形面和第一冲压成形面；第一液压成形面位于凹模镶块11的表面的中间区域；第一冲压成形面设置在第一液压成形面的周侧；凸模3上设有凸模镶块31，凸模镶块31朝向凹模1的表面设有第二液压成形面和第二冲压成形面，第二液压成形面位于凸模镶块31的表面的中间区域；第二冲压成形面设置在第二液压成形面的周侧。

第一液压成形面内部围成注液腔4，第一液压成形面与第二液压成形面位置相对，且第二液压成形面配合注液腔4内的液体介质对坯料充液拉深成形；第一冲压成形面与第二冲压成形面位置相对，且模具闭合过程中第一冲压成形面配合注液腔4内的液体介质对坯料先进行充液拉深成形，模具闭合到底时，第一冲压成形面配合第二冲压成形面对坯料再进行冲压成形。在设置的时候，根据铝板顶盖的形状，该模具的型面还包括压料面和过渡面，压料面用于压料，过渡面用于对产品的进一步整形，在设置的时候，在凹模镶块11和凸模镶块31上均设置压料面和过渡面，下面仅以图9所示为示例，介绍压料面、过渡面、冲压成形面(是指第一冲压成形面和第二冲压成形面的简称)和液压成形面(是指第一液压成形面、第二液压成形面的简称)的位置关系。液压成形面de的一侧依次设置有产品冲压面dc、过渡面cb、压料面ba；液压成形面de的另一侧依次设置有产品冲压面ef、过渡面eg、压料面gh，过渡面cb和过渡面eg对称设置，压料面ba和压料面gh对称设置。其中，产品冲压面dc和过渡面cb的分界点依据铝板顶盖的r角的交线位置设置，产品冲压面ef和过渡面eg的分界点依据铝板顶盖的r角的交线位置设置。

本发明提供的模具的成形型面包括第一冲压成形面和第二冲压成形面组成的冲压成形型面，冲压成形型面用于铝板坯料的局部冲压成形，通过冲压成形工艺实现铝板顶盖边缘处较小的r角造型冲压成形，减少了单纯充液成形的难度和成本。模具的成形型面还包括第一液压成形面和第二液压成形面组成的充液拉深型面，充液拉深型面用于铝板坯料的中间区域的充液拉深成形，通过充液拉深保证了铝板顶盖的质量，提高了铝板顶盖的成品率；采用冲压成形面与充液拉深成形相结合的形式，可以同时实现铝板坯料的冲压成形和冲压拉深成形，工作效率高，降低了对设备的要求。

本发明通过本发明顶盖铝板充液拉延成形模具的应用，继承了现有充液成形与常规冲压成形的各自优点，提高铝合金覆盖件成形极限，实现充液成形与刚性模整形在同一工序内一次完成，降低了充液成形对设备吨位的要求，减少了成形道次，节约能源，提高生产效率。有效提供铝板顶盖外板的精度、表面质量，提高装车匹配性，提高整车精度、品质。

另外，本发明解决单一的充液成形需要更大的压强，对设备吨位要求较高，对模具制造难度加大、能耗及设备成本高的问题。

再者，本发明解决零件局部造型r角较小，常规冷冲压成形开裂、单一充液成形无法有效成形实现的问题。

充液成形的液体介质可以为水、石油等液体可流动介质，本实施例优选水。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图3和图6所示，模具还包括压边圈2，压边圈2设置在下模上，且压边圈2位于凸模3周圈；压边圈2上朝向凹模镶块11的一侧设有压边圈镶块21，压边圈镶块21上设有压料型面，压边圈镶块21用于实现铝板坯料的固定和锁紧。

在设置的时候，考虑到模具整体的重量、成本和强度，将凹模1、压边圈2和凸模3设置为成本相对较低的金属材质一，以节省成本；将凹模镶块11、压边圈镶块21和凸模镶块31设置为金属材质二，保证对坯料的锁紧强度以及冲压拉延成形时需要的型面的强度。凹模镶块11通过螺栓固定在凹模1上，压边圈镶块21通过螺栓固定在压边圈2上，凸模镶块31通过螺栓固定在凸模3上。

本实施例提供的模具主要用于铝板顶盖的成形，由于顶盖为成方形的，所以各零部件的形状与顶盖的形状相匹配。比如凹模镶块11和凸模镶块31为长方体型，压边圈2的横切面为回字型，压边圈镶块21近似为长方形框块。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图5所示，压边圈镶块21上设有导正孔25；请继续参考图4所示，凹模镶块11上设有导正销111；导正销111与导正孔25滑动配合。这里的导正销111为光滑的圆柱体，与压边圈镶块21上的导正孔25滑动配合，提高压边圈与凹模闭合时的运动精度；在设置的时候，凹模镶块11为长方体型，压边圈镶块21近似为长方形框块；所以为了保证均匀性和合适性，导正销111有4个，分别设置在凹模镶块11的四个角上，同样导正孔25也有四个，分别设置在压边圈镶块21的四个角上；4个导正销111与4个导正孔25一一对应，导正销111在对应的导正孔25内滑动。

作为本实施例的优选技术方案，请参考图5所示，凹模1上设有凹模流水槽12，凹模流水槽12设置在凹模镶块11的周缘外侧；请继续参考图6所示，压边圈2上设有压边圈流水槽22，压边圈流水槽22与凹模流水槽12位置相对，且凹模流水槽12内设有挡板13，挡板13可嵌入压边圈流水槽22。

凹模流水槽12为截面为方形的整圈凹槽，用于充液成形闭合时收集存储喷出的液体介质；同时，为了方便液体介质的排出，可以在凹模1内设置连通凹模流水槽12的排液孔，排液孔数量不需要太多，可以只设置两个，两个排液孔设置在凹模1的两相对侧。

同时，由于压边圈2与凹模1要配合压料；所以压边圈2上设置与凹模流水槽12位置相对应、形状一致的压边圈流水槽22，请参考图4所示，在凹模流水槽12内设置挡板13防止液体介质喷出模具外，挡板13高于凹模流水槽12的部分在模具闭合时伸入压边圈2对应位置的压边圈流水槽22内，有效避免液体介质流出模具外。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图4所示，凹模1上还设有多个平衡块14，多个平衡块14均匀设置在凹模流水槽12的周圈外侧。平衡块14用于调节压边圈2与凹模1闭合时压紧铝板板料的压紧程度。在设置的时候，将平衡块14设置成多个均布分布的小圆柱。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图4所示，凹模镶块11上还设有拉延筋112，拉延筋112位于第一冲压成形面的周圈外侧。当凹模1与凹压边圈2配合压紧铝板坯料时，拉延筋112作为整圈筋，能够控制铝板坯料被压紧时的料流。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图2所示，凹模镶块11上还设有多个定位柱113，多个定位柱113对称设置在拉延筋112的两相对侧。定位柱113用于坯料放置时对坯料进行初步定位。

作为本实施例的优选技术方案，请参考图6所示，凸模镶块31可伸入压边圈2内，凸模镶块31的周侧设有导滑板32，压边圈2的内壁上设有导滑面23，导滑板32与导滑面23滑动配合。凸模镶块31伸入压边圈2内，与凹模镶块11合模，实现坯料的冲压和充液拉深成形。

作为本实施例的优选技术方案，请继续参考图3所示，压边圈2朝向凸模3的一侧上还设有存放块24。存放块24用于模具闭合时，与凸模3抵接，避免模具存放时凸模镶块31与凹模镶块11接触碰撞磨损。

作为本实施例的优选技术方案，凹模镶块11内设有注液孔114，注液孔114的第一端连通注液腔4，注液孔114的第二端延伸至凹模镶块11的表面并连接注液接头15，注液接头15位于凹模镶块11的一侧，并嵌装在凹模1内。注液接头15可以连接凹模1外部的兼具注射和增压功能的泵，通过泵、注液接头15、注液孔114往注液腔4充入液体介质，并维持注液腔4具有一定的压强，实现铝板坯料的充液拉深成形。在设置的时候，注液孔114可以分为水平段和竖直段，竖直段位于注液腔4的正下方，并连通注液腔4，水平段连通竖直段并延伸至凹模镶块11的表面连接注液接头15。

在工作过程中，将铝板坯料放置在凹模镶块11上，并通过定位柱113对坯料进行初步定位，然后，压边圈2和压边圈镶块21作为一个整体，向下运动，压边圈镶块21接触坯料，并与凹模镶块11配合将铝板坯料压紧，同时，通过凹模镶块11上的拉延筋112实现坯料的锁紧；压边圈镶块21运动时，通过导正销111与导正孔25的滑动配合，实现压边圈镶块21的精确导向。

之后，凸模3和凸模镶块31整体向下运动，凸模镶块31伸入压边圈2内，当在凸模镶块31和凹模镶块11之间的距离达到d1时，在设置的时候，可以设置d1为10-15mm，外部的具有充液和增加功能的泵往注液腔4内充入液体介质，待凸模镶块31接触坯料时停止充液，该过程中，控制充液速度，使得充入的液体介质正好完全充满充液腔。

接着，借助泵的增压功能是充液腔内维持恒压，凸模3和凸模镶块31继续向下运动，第二液压成形面配合注液腔4内的液体介质对坯料充液拉深成形，第一冲压成形面配合注液腔4内的液体介质对坯料先进行充液拉深成形，模具闭合到底时，第一冲压成形面配合第二冲压成形面对坯料再进行冲压成形，过渡面cb和过渡面eg闭合，对产品整形。

再然后，充液腔的压力卸除，液体介质逐渐排出，得最终产品，提高了产品最终的质量。

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。