本发明专利技术涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模(7)，所述第一凸模(7)在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽(17)，下模具有刚性的第二凸模(11)，所述第二凸模(11)在面向待成型的板料的一侧上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽(18)，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽(17)覆盖第二凹槽(18)。
Mold and method for forming closed concave
【技术实现步骤摘要】
用于成型封闭式凹部的模具以及方法
本专利技术涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具。此外，本专利技术涉及一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的方法。按照本专利技术的模具和方法尤其是适用于汽车的门外板手扣凹部、发动机盖外板车标凹部和侧围外板加油口等封闭式凹部的成型。
技术介绍
从现有技术中已知的是，在汽车外覆盖件上有几处存在明显的凹部，比如门外板手扣凹部、发动机盖外板车标凹部和侧围外板加油口等，此类凹部在现有技术中通常通过拉延成型或整形方法实现。但是，在拉延成型的情况下，由于受到拉延或整形方法本身的限制，极容易在此类凹槽的周围产生缺陷，从而影响整车的美观。此外，在用于制造凹部的模具调试过程中，需要耗费大量的人力和物力。以下以车门外板手扣凹部为例进行说明这样的封闭式凹部的制造方法。车门外板的手扣凹部造型是整车上一个重要的造型特征，这部分区域也是整车表面评审中一个重要的关注项目。手扣凹部处的形状通常以拉延模具成型。手扣凹部形状主要通过模具的上模成型。拉延模具的上模具有由铸件制成的凸模，下模具有包括凹槽的凸模。在拉延过程中，首先，借助上模和下模上的压料圈将板料压紧，随着上模的压机滑块继续向下运行，上模的凸模部分开始接触板料并把板料逐渐压入下模的凸模的凹槽中以形成手扣凹部。在此过程中，手扣凹部圆角处的板料处于自由状态，压料力仅是把此部分的板料拉紧。在手扣凹部区域，上模的凸模作用在板料上的力远远大于压料力传递到此部分区域的拉力，所以，圆角外的板料会越过手扣凹部圆角流入手扣凹部内，此外，手扣凹部圆角轮廓有时是不规则的，从而导致材料流入量不均匀，进而在此手扣凹部圆角区域产生不均匀的切向压应力，由此导致产品缺陷的产生，例如产生凹坑。对于拉延成型的手扣凹部来说，受到方法本身的限制，产品缺陷是不可避免的，即使在手扣凹部外围区域20mm至40mm范围内施加强压，也不能完全克服此类产品缺陷。目前，市场上基本上所有产品的手扣凹部区域均存在产品缺陷，尽管在调试过程中耗费了大量的人力物力，产品缺陷问题仍然得不到彻底解决。现有技术中也已知通过弹性材料冲压板料以对板料进行成型的方法，然而其原理仍然是和拉延成型相同，对凹槽的冲压成型是通过弹性材料的快速变形从而对板料快速成型而实现的，因而仍然容易造成产品缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服在现有技术中封闭式凹部成型所造成的产品缺陷，改善具有封闭式凹部的金属板料的质量。为了实现上述目的，按照本专利技术，提供一种用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模，所述第一凸模在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽，下模具有刚性的第二凸模，所述第二凸模上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽覆盖第二凹槽。按照本专利技术，封闭式凹部指的是在板料上成型的凹部的周向轮廓是封闭的。在借助按照本专利技术的模具的成型过程中，首先，第一凸模的边缘部分接触板料，并把板料压紧在第二凸模上，从而起到压料的作用，随着上模的继续向下运行，由于第一凸模具有一定的可变形性，随着压力增大，变形首先在第一凸模的与板料接触的部分开始，压紧板料的力会逐渐加大，当力逐渐增大到使第一凸模变形时，第一凸模就会从其第一凹槽的边缘开始慢慢被向里压缩，第一凹槽的边缘位置会比第一凹槽内部先接触到板料。当第一凸模逐步变形从而压紧板料，并逐渐到达第二凸模的第二凹槽边缘部分时，由于在第二凸模的第二凹槽上方的板料在第二凸模上已经没有支撑，如果有力作用在板料上，板料就会开始沿着第二凹槽的边缘变形以形成手扣凹部的圆角，并且随着第一凸模的逐渐变形，所述板料会在第一凸模的作用下沿着第二凹槽的边缘慢慢贴靠第二凹槽的内壁。最后，第一凸模的第一凹槽随着变形消失并且从第一凸模的压料面凸出的材料将板料完全贴紧在第二凸模的第二凹槽内壁上，于是最终在板料上成型出封闭式凹部的形状。在成型开始时，板料仅仅是沿着第二凸模的第二凹槽的边缘变形，类似于翻边，由第一凸模传递的力始终在料厚方向上压紧板料，不存在径向的拉应力，因此材料不会流入要成型的封闭式凹部，从而避免了在封闭式凹部周围产生切向压应力和材料流动的问题；在后期的成型过程中，板料也是被慢慢地随着第一凸模的变形贴紧第二凸模的第二凹槽，没有变形的板料总是处于平面双向拉应力的状态，封闭式凹部的成型是在局部小变形中逐步实现的，因此按照本专利技术的模具也可称为“多重翻边”成型模具。第一凸模的变形后的区域成为压料区，起到了压料的作用，随着成型的不断进行，压料区域在不断的变大。按照本专利技术，待成型的封闭式凹部的圆角外的板料在压料力和圆角阻力的作用下也很难流入封闭式凹部内，因此本专利技术解决了在封闭式凹部的圆角以外产生切向压应力和材料流动的问题，所以不会产生缺陷。优选地，按照本专利技术，所述第一凸模由聚氨酯制成，进一步优选地，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度80至95，特别优选地，聚氨酯的硬度约为肖氏硬度90。聚氨酯具有良好的可变形性以及变形后的可恢复性，且可承受一定的压力，因此其具有适当的硬度以对板料进行冲压。此外，聚氨酯具有较大的摩擦系数，例如0.4左右，而金属板料通常具有0.1左右的摩擦系数，本专利技术正是利用聚氨酯这样的大的摩擦系数实现了降低材料流动以及对金属板料的缓慢的冲压成型，从而使得变形均匀地进行，这样就不容易产生产品缺陷。按照本专利技术的一种优选的实施方式，所述第一凸模的厚度至少为80mm。为了实现对板料的冲压成型，第一凸模需具有一定的厚度。基于这样的厚度选择，第一凸模能够以足够的强度来对板料进行冲压成型。按照本专利技术的一种进一步优选的实施方式，所述第一凹槽的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大10mm，并且圆弧状地逐渐加深。通过该技术特征，实现对冲压成型时间的良好控制。此外，由于第一凸模上的第一凹槽是逐渐加深的，边缘位置会比内部先接触到板料，这就实现了冲压成型缓慢且均匀地进行。按照本专利技术的一种进一步优选的实施方式，第一凸模的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大40mm。由此能够实现对板料的封闭式凹部的有效冲压。按照本专利技术的一种进一步优选的实施方式，下模上的刚性的第二凸模的第二凹槽在底部具有排气孔，所述排气孔的直径优选为4mm至6mm。由此，在成型过程中实现了排气，从而降低由于气体造成的产品缺陷。按照本专利技术的另一种优选的实施方式，所述上模具有压料板，所述压料板具有用于嵌入所述第一凸模的安装空间，所述安装空间构成为具有止挡凸肩的通孔，其中，第一凸模在嵌入安装空间后挡靠在所述止挡凸肩上。由此对空间的需求得以降低，使得压机整体能够紧凑地构成。按照本专利技术的一种优选的实施方式，所述上模具有上底板，压料板通过保持螺栓保持在上底板中，在保持螺栓上设置有优选由聚氨酯制成的垫片，所述垫片设置在压料板的下侧与保持螺栓的头部之间，以用于吸收冲击。基于该用于吸收冲击力的垫片，在冲压过程中的振动得以被减轻，从而延长整个压机的使用寿命。按照本专利技术的进一步优选的实施方式，在上底板上设置有优选由金属制成的固定件。...
【技术保护点】
1.用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模(7)，所述第一凸模(7)在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽(17)，下模具有刚性的第二凸模(11)，所述第二凸模(11)在面向待成型的板料的一侧上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽(18)，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽(17)覆盖第二凹槽(18)。/n
【技术特征摘要】
1.用于在金属板料上成型封闭式凹部的模具，其特征在于，所述模具具有上模和下模，在上模上设置有可变形的第一凸模(7)，所述第一凸模(7)在面向待成型的板料的一侧上具有用于引导变形的第一凹槽(17)，下模具有刚性的第二凸模(11)，所述第二凸模(11)在面向待成型的板料的一侧上具有相应于待成型出的封闭式凹部的第二凹槽(18)，第一凹槽的外轮廓大于第二凹槽的外轮廓，从而所述第一凹槽(17)覆盖第二凹槽(18)。
2.按照权利要求1所述的模具，其特征在于，所述第一凸模(7)由聚氨酯制成，优选地，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度80至95，尤其是肖氏硬度90。
3.按照权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述第一凸模(7)的厚度至少为80mm。
4.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，所述第一凹槽的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大10mm，并且所述第一凹槽圆弧状地逐渐加深。
5.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，所述第一凸模的径向尺寸比第二凹槽的径向尺寸至少大40mm。
6.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，所述第二凹槽在其底部具有排气孔(12)，所述排气孔的直径优选为4mm至6mm。
7.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，所述上模具有压料板(4)，所述压料板具有用于嵌入所述第一凸模(7)的安装空间，所述安装空间构成为具有止挡凸肩的通孔，其中，第一凸模(7)在嵌入安装空间后挡靠在所述止挡凸肩上。
8.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，所述上模具有上底板(2)，压料板(4)通过保持螺栓(9)保持在上底板中，在保持螺栓(9)上设置有优选由聚氨酯制成的垫片(8)，所述垫片设置在压料板(4)的下侧与保持螺栓的头部之间，以用于吸收冲击。
9.按照上述权利要求之一所述的模具，其特征在于，在上底板(2)上设置有优选由金属制成的固定件(6)。
10.按照权...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇锋，赵涛，魏守新，教富川，张松琼，S·阿诺德，刘建平，王浩然，
申请(专利权)人：华晨宝马汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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